Конструкторский синтез спецвычислителей на базе ПЛИС методом функциональной декомпозиции

• Автор: Волков, Андрей Валентинович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание

Список используемых сокращений.

Введение.

1. Анализ состояния автоматизированного проектирования

цифровых интегральных радиоэлектронных устройств ИРЭУ

1.1. Анализ современной элементной базы, применяемой

при проектировании специализированных ИРЭУ.

1.2. Анализ конструктивнотехнологических особенностей ПЛИС.

1.3. Анализ систем и методов автоматизированного проектирования

р цифровых ИРЭУ

1.4. Постановка задачи.

2. Декомпозиционные методы оптимизации конструкции
цифровых ИРЭУ на этапе структурного синтеза
2.1. Выбор и обоснование математической модели
декомпозиционных методов оптимизации ИРЭУ
2.2. Разработка декомпозиционных методов оптимизации площади
, Л кристалла ПЛИС
Выводы по главе 2
3. Разработка структуры САПР ПЛИС и алгоритмов ее реализации.
3.1. Выбор средств описания проекта и разработка структурной
схемы САПР ПЛИС
3.2. Разработка алгоритмов реализации САПР ПЛИС.
Выводы по главе 3.
4. Программный комплекс синтеза УЬЮЬмоделей ПРЭУ
и результаты его внедрения
4.1. Описание программного комплекса синтеза УНЭЬмоделей ИРЭУ
4.2. Результаты апробации и промышленного внедрения
программного комплекса
Заключение.
Список использованных источников


Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях в период с по года. Разработанные в диссертационной работе модели, алгоритмы, программные и методические средства использовались при выполнении научно-исследовательских и проектных работ с участием автора. Результаты диссертационной работы внедрены на предприятии ОАО "НИИ Кулон", г. Москва. Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в работах [,, ]. Теоретическое обоснование метода оптимизации конструкции специализированных цифровых устройств на этапе структурного синтеза. Математические модели и критерии оптимизации специализированных цифровых устройств на базе ПЛИС. Методы параллельной и последовательной декомпозиции специализированных ЦУ на базе ПЛИС на основе предложенного критерия оценки сложности реализации устройства. Структура специализированной САПР устройств управления на базе ПЛИС, алгоритмы и программы се реализации. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 7 страницах и иллюстрированных рисунками и 2 таблицами, а также списка литературы из наименований. Первая глава посвящена анализу современной элементной базы, применяемой при проектировании цифровых устройств, анализу конструктивнотехнологических особенностей ПЛИС, анализу современного состояния и перспектив развития автоматизированного проектирования цифровых интегральных электронных устройств на базе ПЛИС, по результатам которых формулируются основные задачи диссертации. Третья глава посвящена разработке САПР ПЛИС. САПР ПЛИС. В четвертой главе приводится описание разработанного программно-методического комплекса автоматизированного проектирования специализированных ИРЭУ на основе ПЛИС и методика работы с ним, приводятся результаты его апробации и промышленного внедрения. Подобного рода устройства могут быть созданы на базе микросхем общего назначения, имеющих средний и малый уровень интеграции [3]. В то же время, реализация их в виде единой специализированной СБИС, (англоязычное название - Application Specific Integrated Circuit (ASIC)), позволяет улучшить основные общетехнические показатели всей системы в целом: повысить быстродействие и надежность, уменьшить энергопотребление, габариты, стоимость, а также выполнять функции, которые не реализуются на стандартных интегральных схемах. Специализированная СБИС может быть либо заказной, либо реализованной на базе полузаказной СБИС (рис. Рис. Варианты создания специализированных СБИС Создание заказной специализированной СБИС связано с дорогостоящим процессом проектирования и изготовления, что при малом объеме выпуска (единичное, мелкосерийное производство) приводит к значительной стоимости получаемых СБИС. СБИС разделяется на два этапа. Первый этан - этап массового изготовления, связан с созданием "полуфабриката", имеющего сравнительно небольшую стоимость. Второй этап - этап допроектирования (функционально-логического и топологического проектирования) и специализации (изготовления) СБИС в соответствии с требованиями заказчика. При таком способе трудоемкость и стоимость изготовления специализированной СБИС намного меньше, чем трудоемкость и стоимость полного цикла проектирования и изготовления заказной СБИС. В классе полузаказных СБИС выделяют два подкласса, отличающихся типом "полуфабриката" (см. БМК) (англоязычное название - Gate Arrays); СБИС программируемой логики (СБИС ПЛ) (англоязычное название - Programmable Logic), которые называют также программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Полуфабрикат БМК содержит нескоммутированные электронные ключи (транзисторы), которые сгруппированы в базовые ячейки - простейшие функциональные (логические) преобразователи, образующие на поверхности кристалла прямоугольную матрицу. Для специализации БМК необходимо осуществить соединение транзисторов внутри базовых ячеек, настраивая последние на выполнение тех или иных логических функций, и базовых ячеек между собой. Это достигается путем реализации "на заказ" от одного до трех слоев СБИС.