История развития систем автоматизации проектирования. Автоматизация проектирования вычислительных машин и электронных схем | MetodPro.ru

Реклама на сайте

История развития систем автоматизации проектирования. Автоматизация проектирования вычислительных машин и электронных схем


Автоматизация проектирования зародилась в радиоэлектронной промышленности, значительно опередив по времени появление САПР в области машиностроения. Очевидной причиной этого является необходимость в машиностроительных САПР (MCAD - Mechanical computer-aided design) выполнять основной объем работ конструкторского характера, что требует использования высококачественных графических станций, но такие станции стали доступными лишь в 80-е годы.

Что касается САПР цифровых автоматов и вычислительных машин, первые результаты для создания таких САПР были получены в конце  50-х годов.   Эти результаты в значительной мере были предвосхищены трудами английского математика XIX века Джорджа Буля (1815-1864), заложившего основы математической логики; создателя математической теории информации Клода Шеннона,   занимавшегося вопросами теории релейно-контактных схем;   советского физика В.И.Шестакова, который одновременно с К.Шенноном (1938 г.) предложил применять математическую логику к синтезу логических схем.

Разработка теории логического анализа и синтеза релейно-контактных, а позже и функциональных схем на основе аппарата математической логики   в СССР  в 40-х годах была продолжена  М.А. Гавриловым  и далее  С.В. Яблонским, В.М.Глушковым, Д.А. Поспеловым  и др.

Работы по автоматизации проектирования вычислительных машин были направлены, во-первых, на проектирование функциональных и логических схем, во-вторых,  на конструирование печатных плат и оформление конструкторской документации.

Логическое моделирование  применяется с конца 50-х годов.   Одной из первых программ логического моделирования была программа, о которой сообщили С.Крей и Р.Киш в 1956 г. в США.   В 1965 г. американские разработчики САПР начинают использовать трехзначное логическое моделирование. В 1966 г. Дж. Рот разрабатывает d-алгоритм  синтеза тестов для контроля и диагностики неисправностей в схемах. В 70-е годы разрабатывается концепция автоматизации проектирования цифровых систем с выделением уровней системного, регистровых передач, логического и схемотехнического.

История САПР  вычислительных машин в нашей стране тесно связана с такими организациями как ИТМиВТ, НИИ автоматической аппаратуры, НИИ молекулярной электроники, ЦКБ Алмаз, ведущими инженерными вузами. В СССР еще в середине 1957 г. В.М.Глушков  определяет направления стратегических исследований в области информатики, отнеся к ним разработку методов автоматизации проектирования ЭВМ и развитие методов автоматизации программирования. В 1964 г. И.Я.Ландау предложил язык моделирования логических схем ФОРОС. В 1965 г. Г.Г.Рябов в ИТМиВТ начал разработку САПР, позднее получившую  название ПУЛЬС, а Н.Я.Матюхин возглавил работы по автоматизации проектирования ЭВМ. В 1967 г.  вопросами САПР ЭВМ начинает заниматься  О.Н.Юрин, который в 70-е годы возглавляет разработку САПР ЕСАП (Единая Система Автоматизации Проектирования) в НИЦЭВТе. В Киеве принципиальные вопросы автоматизации проектирования вычислительных машин разрабатывает В.М.Глушков с коллегами.

На функционально-логическом уровне проектирования радиоэлектронной аппаратуры и СБИС наиболее известны языки VHDL, Verilog, SystemC. При конструкторском проектировании для описания  топологии СБИС широкую известность получил формат   EDIF  (Electronic Design Interchange Format). 

Язык VHDL  (Very high-speed integrated circuits Hardware Design Language) - язык моделирования дискретных электронных устройств, утвержденный в качестве международного стандарта IEEE 1076 в 1987 г.. В дальнейшем стандарт корректировался и расширялся, новые версии приняты в 1993 и 1999 г.г., в частности, в версии IEEE 1076.1 (1999 г.) нашли отражение особенности описания аналоговых устройств. Язык предназначен для моделирования преимущественно на уровнях вентильном, регистровых передач и корпусов микросхем, он успешно используется и при синтезе устройств. К числу предшественников VHDL можно отнести один из первых языков для описания схем на уровне регистровых передач APL (1962 г.), разработанный в США.

Для моделирования на системном уровне было разработано большое число языков. Из числа общецелевых языков моделирования одним из первых был язык GPSS, появившийся в 1964 г. и, что удивительно, продолжающий широко использоваться и в настоящее время. В 60-е годы   разработаны еще несколько известных языков системного моделирования. К ним относятся Simscript, Симула-67 и ряд других. Наряду с моделями массового обслуживания, при системном моделировании используют   аппарат, разработанный Петри (C. A. Petri) в 1962 г.  и названный сетями Петри.

История САПР в электронике   берет свое начало в первой половине  60-х годов прошлого века.

В США первыми программами анализа нелинейных электронных схем были TAP, NET-1,  разработанные в  1962 и 1964 г. соответственно, а также более известная программа ECAP. У истоков автоматизации проектирования в электронике стояли  Ф. Брэнин, Д. Калахан, Р. Рорер и др. В 80-е годы  проблемами автоматизации проектирования СБИС  на логическом и схемотехническом уровнях активно занимаются А.Ньютон, А.Санджованни-Винчентелли, С.Дайректор и др.

Первая в СССР программа анализа электронных схем  разработана в МВТУ им. Н. Э. Баумана И. П. Норенковым,  сообщение о ней появилось в 1965 г. Это была программа ПАЭС    для ЭВМ Урал-2. В ней были использованы более ранние работы по моделированию полупроводниковых приборов, выполненные  Д. Эберсом и Д. Моллом в США, С. Е. Жорно в СССР. В 70-е годы были созданы  программы  аналогичного назначения в Зеленограде В.П.Панферовым, в МАИ - В. Н. Ильиным, в МИФИ - А. Я. Архангельским, в Киеве - В. П. Сигорским и А. И. Петренко и др.

Американские ЭВМ были   более быстродействующими, но советские программы не уступали американским по времени решения задач  за счет использования разреженности матриц в математических моделях схем.



Методические пособия

  • Системы автоматизированного проектирования
  • Социология молодёжи
  • Общая социология
  • Криптография
  • Проектирование трансляторов
  • Компьютерная графика
  • Моделирование систем
  • Информационная безопасность
  • Теория вычислительных процессов
  • Логические основы искусственного интелекта
  • Проектирование распределённых информационных систем