Разработка моделей и алгоритмов верификации в САПР высокоразрядных СБИС спектрального анализа

• Автор: Башкиров, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СИСТЕМ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВЕРИФИКАЦИИ УСТРОЙСТВ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ ВЫСОКОЙ РАЗРЯДНОСТИ
1.1 Основные направления повышения эффективности обработки цифровых сигналов при помощи быстрых алгоритмов
1.2 Особенности алгоритмов, моделей построения и функционирования устройств быстрого преобразования Фурье высокой разрядности
1.2.1 Алгоритмы БПФ с основанием 2 как наиболее оптимальные для реализации модуля БПФ высокой разрядности

1.2.2 Сопоставление объема вычислений при использовании оснований

2,4 и 8, для нахождения оптимального

1.3 Разработка оптимальной математической модели функционирования модуля быстрого преобразования Фурье

1.3.1 Особенности аппаратной реализации быстрого преобразования Фурье с основанием

1.3.2 Оптимальная аппаратурная реализация алгоритма с основанием

1.3.3 Параллельные структуры для алгоритмов быстрого преобразования Фурье с основанием 2 и
1.3.4 Построение поточных схем быстрого преобразования Фурье
1.4 Средства моделирования при проектировании БПФ высокой разрядности. Анализ направлений и методов верификации моделей микроэлектронных устройств высокой разрядности
1.5 Цель и задачи исследования
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВЕРИФИКАЦИИ УСТРОЙСТВ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ ВЫСОКОЙ РАЗРЯДНОСТИ
2.1 Анализ процесса функциональнологического проектирования
2.1.1 Технология восходящего и нисходящего проектирования
2.2 Иерархия моделей СБИС на этапе функциональнологического проектирования
2.3 Математические модели создания тестовых последовательностей, для верификации устройств быстрого преобразования Фурье высокой разрядности
2.4 Основные выводы второй главы
3 АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВА БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ ВЫСОКОЙ РАЗРЯДНОСТИ
3.1 Особенности алгоритмов для арифметики с плавающей точкой
3.2 Алгоритм работы функции умножения над операндами с плавающей точкой в формате I4
3.3 Алгоритм работы функции сложения над операндами с плавающей точкой в формате I4
3.4 Алгоритм работы генератора тестовых последовательностей
3.5 Алгоритм работы генератора модели ПЗУ
3.6 Алгоритм работы тестбенча модели умножителя и сумматора
3.7 Алгоритм работы тестбенча модели ОЗУ
3.8 Алгоритм работы тестбенча модели ПЗУ
3.9 Основные выводы третьей главы
4 РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ МОДУЛЯ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ ВЫСОКОЙ РАЗРЯДНОСТИ
4.1 Используемые технические средства и обоснование их применения
4.1.1 Платформа тестового окружения
4.1.2 Выбор среды моделирования
4.1.3 Средства автоматизации тестов
4.1.4 Язык и среда программирования
4.2 Функциональное описание программного комплекса
4.2.1 Функциональная схема тестового окружения модели ОЗУ и ПЗУ
4.2.2 Функциональная схема тестового окружения модулей умножения
и суммирования
4.2.3 Функциональная схема тестового окружения модуля БПФ
4.3 Описание физической структуры программного комплекса
4.4 Использование разработанного программного обеспечения для верификации БПФ на 6К точек и анализ его эффективности по результатам внедрения
4.5 Основные выводы четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В связи с этим актуальна задача разработки программного комплекса функциональной верификации сложнофункционального СФ модуля быстрого преобразования Фурье БПФ на 6К точек предназначенного для систем пассивной радиолокации, а также проектирование тестов, тестовых векторов и последовательностей для проведения верификации модуля в ведущих промышленных САПР таких компаний как i , I. Целью диссертационного исследования является разработка моделей, алгоритмов и программного комплекса функциональной верификации устройства быстрого преобразования Фурье высокой разрядности, позволяющего повысить качество проектируемых устройств, а также сократить затраты времени на выполнение полноценной верификации. Фурье на 6К точек, с обоснованием технических решений выбранных для реализации программного комплекса. Методы исследования. При выполнении работы использованы методы алгоритмического моделирования интегральных микросхем, элементы теории оптимизации обработки и математического моделирования цифрового сигнала, элементы теории чисел с плавающей арифметикой, автоматизированного проектирования, элементы теории верификации сложных систем на кристалле. При разработке программных средств применялись методы системного программирования. V модели БПФ и ее субмодули, что позволяет свести к минимуму возможные ошибки и несоответствия кода спецификации системного уровня, перед переходом на следующие этапы проектирования синтез, реализацию и трассировку. Разработаны алгоритмы функционального тестирования устройства быстрого преобразования Фурье высокой разрядности, которые позволяют осуществить наиболее полное покрытие верификационными тестами V модели БПФ и ее субмодули, и свести к минимуму возможные ошибки и несоответствия кода спецификации системного уровня, перед переходом на следующие этапы проектирования синтез, реализацию и трассировку. Разработанные алгоритмы тестирования отдельных блоков и всего БПФ в целом, используют сочетание формализованной методики с применением технологий моделирования. Предложена методика применения нетрадиционного показателя полноты верификации проекта. Применен механизм так называемых утверждений i. Который подразумевает расстановку внутри моделируемого кода закладок, проверяющих работу тех или иных функций по мере их срабатывания, не дожидаясь распространения следствия данного срабатывания на выход схемы. Данный подход обеспечивает высокую степень локализации ошибок. Практическая ценность. На основе предложенных моделей и алгоритмов разработан программный комплекс, позволяющий производить структурную, поэлементную или всеобщую верификацию БПФ высокой разрядности, посредством автоматизированного создания тестовых векторов тестбенчей и сравнения отклика на них с эталонными данными, с ведением протокола в реальном времени, что исключает участие человека. Использование этого программного комплекса позволяет заметно ускорить процесс верификации высокоразрядных, сложных сверхбольших интегральных схем, систем на кристалле, программируемых логических интегральных схем и других проектов нанотехнологий, а также выявлять ошибки на ранних стадиях проектирования, быстро и безошибочно, по протоколу, определять точное местоположение дефектного модуля любого уровня разукрупнения, а также проводить верификацию без постоянного участие человека. Внедрение результатов работы. ЭЛЕКТРОНИКА, а также в ГБ ПИР . Проектирование и технология электронных средств выполненной на кафедре КИПРА ВГТУ. Основные положения диссертации в виде автоматизированного программного комплекса внедрены в ОАО Видеофон г. Воронеж. Апробация работы. Научнотехнических конференциях Воронежского государственного технического университета в , и годах. Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано печатных работ, из них в соавторстве и 2 лично соискателем. Работа 3 опубликована в издании, рекомендованном ВАК РФ. Основной ход работы изложен в 3 отчетах о НИР. В работах опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит выбор методов бездефектного производства РЭС в , , , 1, 2 математические модели модулей входящих в состав БПФ , 0 оценка эффективности БПФ при вычислении дискретного преобразования Фурье в системах пассивной радиолокации , математические модели виртуальных прототипов и анализ эффективности применения общего языка описания аппаратуры в 3 алгоритмы верификации БПФ. Структура и объем работы.