роектирование цифровых системkas/doc/dsd/dsd01.pdf · IGES, ANSI (Initial Graphics Exchange Specification) ... XX XX XXXXX XXXX XX, например, SN

04.09.2007 (с) 2007 ВГУ, ФКН, ИС, Коваль А.С. 1

Проектирование цифровых

систем

кафедра Информационных Систем Коваль Андрей Сергеевич

2+2ч./нед. (лек.+прак.), экзамен

http://www.cs.vsu.ru/~kas/is.htm (программа, материалы, успеваемость)

http://www.cs.vsu.ru/~kas/is.htm


Материалы к курсу

http://www.cs.vsu.ru/~kas/dsd.htm (слайды лекций, задания к лабораторным, документация)

"\\SRV5\Library\Лекции\5 Курс\Проектирование цифровых систем\PDFs\"

Дополнительно:

Разевиг В.Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD -М.: Солон-Р, 2000.-160 с.

Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2 -М.: СОЛОН-Р, 2001.-519 с или сходные по названию книги В.Д. Разевига

Гольденберг Л. М. Цифровые устройства и микропроцессорные системы:Задачи и упражнения: Учеб.пособие -М.: Радио и связь, 1992.-256с.

Суворова Е.А. Проектирование цифровых систем на VHDL.-СПб: БХВ-Санкт-Петербург, 2003.

Бибило П. Н. Основы языка VHDL: Солон-Р, 2000.-200 с.

Армстронг, Джеймс Р. Моделирование цифровых систем на языке VHDL: Концепция моделирования на уровне ИС / Пер.с англ.Л.А.Теплицкого;Под ред.Ю.А.Татарникова.-М.: Мир, 1992.-174 c.

http://www.cs.vsu.ru/~kas/dsd.htm


Цифровые системы


Обработка сигналов цифровой

системой


Последовательность разработки

ЦС

Постановки задачи

Анализ требований

Моделирование

Создание прототипа

Тестирование прот.

Разработка


Уровни разработки ЦС

Уровень системы

Уровень компонентов

Уровень регистров

Уровень логики (вентилей)

Уровень цепей


Определения уровня системы

рабочие требования

функциональное описание

критерии производительности

архитектура

организация


Функциональная блок-схема

системы


Определения архитектуры


Определение взаимодействия

элементов системы


Определения уровня компонентов


Определения уровня регистров


Комбинационная схема


Пример схемы с памятью

(последовательностная схема)


Обобщенная диаграмма

последовательностной схемы


Задание последовательностных

схем


Примеры систем автоматизированного проектирования (САПР)

для электронной техники (electronic design automation (EDA)

P-CAD (поглощение ACCEL Protel в 2000г., с 2001г. – Altium). P-CAD4=>AccelEDA=>PCAD 2006-2006 (завершен). Protel 1998-2004 гг., Altium Designer 2005-2008 гг.)

OrCAD (Oregon CAD) 1985 – компания OrCAD, DOS-версии

1997 – компания OrCAD, Windows-версия

2000 – отделение компании Cadence Design Systems, Cadence PCB Division, Windows-версии

2007 – версия 16.0

Mentor Graphics, компания Mentor Graphics

Сквозные системы разработки цифровых систем


CAD/CAM/CAE

Системы автоматизированного проектирования: CAD - Computer Aided Design

Системы технологической подготовки: Computer Aided Manufacturing

Системы производства и инженерного анализа, CAE - Computer Aided Engineering

Системы управления проектами: PDM - Product Data Management (Search (НПП «Интермех»), PartY PLUS (Lotsia PDM PLUS, «Лоция Софт»), Autodesk Productstream)


Технологии проектирования

сквозного проектирования - обеспечивают взаимосвязь каждого предыдущего этапа разработки с последующим и передачу завершенных проектных решений каждой стадии на все последующие. Можно начинать выполнение последующих этапов проектирования, не дожидаясь полного завершения предшествующих

нисходящего проектирования начинается с унификации маршрутов проектирования: выбирается унифицированный маршрут, разбивается на проектные процедуры, эти процедуры также унифицируются. Последовательная пошаговая детализация выполняемого проекта

на каждом этапе детализации должны быть рассмотрены альтернативные варианты решения и выбраны наилучшие, которые затем реализуются в виде проектов низшего уровня

достоинства подхода - простота реализации

восходящего проектирования - проектирование объекта как сложной иерархической системы, при котором выполнение процедур получения описаний низших иерархических уровней предшествует выполнению процедур получения описаний более высоких иерархических уровней (проектирование "снизу-вверх"). Объекты, проектируемые на каждом уровне должны стать типовыми, предназначенными для многих применений.

Ссылка: Иванова Е.М. Технологии проектирования высокотехнологичных изделий в системе автоматизированного интегрированного производства // Качество и ИПИ (CALS) - технологии. - 2004. - N 2(2). - С.33-42.


Технологии CALS (Continuous

Acquisition and Life cycle Support)

Термин CALS, введенный в 80-х годах претерпел трансформации: Computer-Aided Logistics Support Computer-Aided Acquisition and Logistics Support Computer-Aided Acquisition and Life-Cycle Support

В России – ИПИ (Информационная Поддержка (жизненного цикла) Изделий) – CALS в более узком смысле

Виртуальное производство Симуляция процессов разработки и производства для оценки их различных сценариев

Процесс разработки распределен между несколькими конструкторскими бюро (в общем случае автономными)

Стандартизация форматов данных

IGES, ANSI (Initial Graphics Exchange Specification)

STEP, ISO 10303 (Standard for the Exchange of Product model data)

STEP XML (DTD, XML-Schema)

Semantic Web

документации

обмена данными

оптимизации бизнес-процессов

В России работы ведутся Госстандартом, технический комитет “CALS-технологии”. Разработаны стандарты ГОСТ Р ИСО 10303 (переводы STEP).


Виртуальное производство


Пример использования PDM

(Search)


Состав OrCAD (основные

программы, версия 9)

OrCAD Capture – ввод, редактор схем

OrCAD Simulate – программа

логического моделирования

OrCAD Layout – редактор печатных

плат с автотрассировщиком

OrCAD PSpice – семейство программ

для проектирования аналоговых

устройств


Уроки OrCAD


Learning Capture


Плоский (неиерархический)

проект

Здесь страницы в папке проекта

(schematic folder) соединяются друг с

другом через межстраничные

соединители (off-page connectors).


Простой иерархический проект

Здесь возможна только связь “один к одному”. Т.е. каждому иерархическому блоку соответствует уникальная схемная реализация


Сложный иерархический проект

Здесь возможна связь “один к многим”. Например, блоки H1 и H2 в схеме D ссылаются на одну и ту же схемную реализацию E.


Processing Design


Полный цикл разработки в OrCAD

Ввод описаний

проекта

Верификация

Проектирова-

ние платы

Формирование

файлов для инструментов


Система условных обозначений

зарубежных ИС XX XX XXXXX XXXX XX, например, SN 74ALS00 SO

Фирма-производитель: XX XX XXXXX XXXX XX , SN - Texas Instruments, MC - Motorola

Условия эксплуатации: XX XX XXXXX XXXX XX 54, 55 - диапазон от -55С до +125С

74, 75 - диапазон от 0С до 70С

84 - диапазон от -25С до +85С

Технология: XX XX XXXXX XXXX XX Нет символа - стандартная ТТЛ

ABT, BCT, BC, FBT - ТТЛ-совместимые Би-КМОП-схемы

AC, ACQ - улучшенные КМОП-схемы

ACT, ACTQ, CT - ТТЛ-совместимые улучшенные КМОП-схемы

C, CBT, LCX, PCT, TV, TC, SC, FCT, HL - КМОП-схемы

AS, B - улучшенные ТТЛ с диодами Шотки

ALS - улучшенные маломощные ТТЛ-схемы с диодами Шотки

ALVT, LVT - Би-КМОП-схемы

F, FR - быстродействующие ТТЛ-схемы с диодами Шотки

HC, HCA - быстродействующие КМОП-схемы

H - быстродействующие ТТЛ-схемы

S - ТТЛ-схемы с диодами Шотки

L - маломощные ТТЛ-схемы

LS - маломощные ТТЛ-схемы с диодами Шотки

LVX, LVQ, LVCH, LVC, LV - КМОП-схемы с пониженным напряжением питания

VHCT - сверхбыстродействующие ТТЛ-совместимые КМОП-схемы

VHC - сверхбыстродействующие КМОП-схемы

Функциональное назначение: XX XX XXXXX XXXX XX , 00 – 4 2-входовых элемента И-НЕ

Тип корпуса: XX XX XXXXX XXXX XX , SO – планарный/плоский


Технологический процесс

Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока): МОП-логика (металл-окисел-полупроводник логика) — микросхемы

формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа;

КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП).

Микросхемы на биполярных транзисторах: РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;

ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шотки.

ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие.

см. http://ru.wikipedia.org


Таблица соответствий технологий

изготовления ИС

нет 155, 133

S 531

LS 555

AS 533

ALS 1533

F 1531

C 564

AC 1554

ACT 1594

HC 1564


Уровень интеграции

МИС — малая интегральная схема (до

100 элементов в кристалле);

СИС — средняя интегральная схема

(до 1 000);

БИС — большая интегральная схема

(до 10 000);

СБИС — сверхбольшая интегральная

схема (до 1 миллиона);

Задержка на вентиль для технологий LV


Documents

роектирование цифровых системkas/doc/dsd/dsd01.pdf · IGES, ANSI (Initial Graphics Exchange Specification) ... XX XX XXXXX XXXX XX, например, SN