Параметрический синтез

Синтез

Выбор исходных значений параметров

Изменение структуры

АНАЛИЗ

Модификация параметров

 

Уровень к+ 1

Получено Нет Выбор

требуемое проектное способа улучшения

Формулировка ТЗ на элементы

Оформление документации

решение проекта

 

Да

 

 

Уровень к+1

Рис.1.3 Схема процесса проектирования

Типичная последовательность проектных процедур [2].

На рис1.3 представлена типичная последовательность проектных процедур на одном из этапов нисходящего проектирования.

На предыдущем этапе решались задачи k-го иерархического уровня, одним из результатов решения этих задач при нисходящем проектировании является формулировка ТЗ на проектирование систем (k+1)-го рассматриваемого уровня.

Проектирование системы начинается с синтеза исходного варианта ее структуры. Для оценки этого варианта создается модель: математическая — при автоматизированном проектировании, экспериментальная или стенд – при неавтоматизированном проектировании. После выбора исходных значений параметров элементов выполняется анализ варианта, по результатам которого становится возможной его оценка. Обычно оценка заключается в проверке выполнения условий работоспособности, сформулированных в ТЗ. Если условия работоспособности выполняются в должной мере, то полученное проектное решение принимается, система (k+l)-гo уровня описывается в принятой форме и формулируются ТЗ на проектирование элементов данного уровня

(т. е. систем следующего уровня). Если же полученное проектное решение неудовлетворительно, выбирается один из возможных путей улучшения проекта.

Обычно проще всего осуществить изменения числовых значений параметров элементов, составляющих вектор X.

Совокупность процедур модификации X, анализа и оценки результатов анализа представляет собой процедуру параметрического синтеза. Если модификации X целенаправлены и подчинены стратегии поиска наилучшего значения некоторого показателя качества, то процедура параметрического синтеза является процедурой оптимизации. Возможно, что путем параметрического синтеза не удастся добиться приемлемой степени выпол­нения условий работоспособности. Тогда используют другой путь, связанный с модификациями структуры.

Новый вариант структуры синтезируется, и для него повторяются процедуры формирования модели и параметрического синтеза. Если не удастся получить приемлемое проектное решение и на этом пути, то ставится вопрос о корректировке ТЗ, сформулированного на предыдущем этапе проектирования. Такая корректировка может потребовать повторного выполнения ряда про­цедур k-гo иерархического уровня, что и обусловливает итерационный характер проектирования.

Рис. 1.3 позволяет установить характерную особенность взаимосвязи проектных процедур анализа и синтеза. Эта взаимосвязь имеет характер вложенности процедуры анализа в процедуру оптимизации (параметри­ческого синтеза) и процедуры оптимизации в процедуру синтеза, объединяющую синтез структурный и параметрический. Вложенность процедур показана на рис. 1.4.

 

Синтез

 

Оптимизация

 

Анализ одновариантный

Анализ многовариантный

 

 

Вложенность означает, во-первых, что анализ входит как составная часть в оптимизацию, а оптимизация — в синтез, во-вторых, что однократное выполнение процедуры оптимизации требует многократного выполнения процедуры анализа, а однократное _решение задачи синтеза –многократного ре­шения задачи оптимизации. Очевидно, что такой же характер взаимодействия имеют процедуры анализа — однократный многовариантный анализ основан на многократном одновариантном анализе. Нетрудно подсчи­тать, что синтез проектного решения на очередном этапе проектирования может потребовать выполнения чрезмерно большого ко­личества вариантов анализа. Если ввести коэффициент равный количеству выполнений процедуры i, вложен­ной в процедуру j, при однократном выполнении про­цедуры j, а процедурам синтеза, оптимизации, многова­риантного и одновариантного анализа присвоить номера соответственно 1, 2, 3, 4, то

f₄₁ = f₂₁ f ₃₂ f ₄₃

Пример синтеза объектов. При синтезе объекта просматривается f₂₁ вариантов его структуры, каждый вариант структуры оптимизируется с выполнением f ₃₂ шагов оптимизации, а каждый шаг оптимизации заключается в оценке объекта, требующей f ₄₃вариантов анализа; пусть f₂₁=

f ₃₂ = f ₄₃= 40. Тогда потребуется f₄₁= 6,4∙10⁴ вариантов анализа — решений уравнений математической модели объекта. Подобная задача может оказаться непосильной для современных ЭВМ, если порядок системы урав­нений достаточно высок.

Приведенный выше пример свидетельствует о большой трудоемкости проектирования и о необходимости поиска путей сокращения этой трудоемкости. Разработка способов сокращения затрат вычислительных ресурсов на выполнение проектных процедур — актуальная проблема автоматизированного проектирования.

Один из путей решения этой проблемы — применение достаточно точных и сложных математических моделей и алгоритмов анализа только на завершающих итерациях синтеза. Для большинства просматриваемых вариантов структуры при этом выполняется лишь ориентировочная оценка на основе косвенных критериев, упрощенных моделей и алгоритмов. Такая оценка позволит без существенных затрат вычислительных ресурсов отсеять большинство неперспективных вариантов и оставить для тщательного анализа малое число вариантов.

Примеры маршрутов проектирования технических объектов.

Маршрут проектирования объекта — последовательность этапов и (или) проектных процедур, используемая для проектирования этого объекта. Маршрут называют типовым, если он применяется при проектировании многих объектов определенного класса.

Примеры типовых маршрутов проектирования. На рис. 1.5 представлена схема маршрута проектирования сверхбольших интегральных схем (СБИС) [3]. Если СБИС предназначена для многих применений, то формулировка ТЗ относится к внешнему проектированию. Если СБИС специализированная, т. е. используется для построения конкретной радиоэлектронной системы, то ТЗ на СБИС получается в результате нисходящего проектирования этой системы. На этапе Э1 (рис. 1.5) выполняются процедуры верхнего иерархического уровня функционального проектирования СБИС — про­цедуры синтеза логической схемы, ее анализа с учетом предполагаемых задержек распространения сигналов в элементах. На этапе Э2 производится синтез принципиальных электрических схем фрагментов СБИС, считавшихся на этапе Э1 элементами. Синтез проводится на основе просмотра нескольких вариантов структуры и ориентировочной оценки этих вариантов. Параллельно с выполнением этих этапов выполняют этап Э7 — проектирование компонентов (элементов электронных схем). Здесь

 

 

 

Формулировка ТЗ

	Э1	Логическое проектирование
	Э2	Выбор электрической схемы
	Э3	Параметрическая оптимизация электронной схемы
	Э4	Проектирование топологии i
		J-
	Э5:	Контроль топологии
		±
—J	Э6:	11роектирование фотошаблонов \,