181. Методика проектування складних цифрових систем на підставі сапр. Особливості автоматизованого проектування цс на сучасній елементній базі.

Как было рассмотрено ранее, традиционный подход к проек­тиро­ва­нию цифровых вычис­ли­тель­ных систем (ЦС) и средств вычис­ли­тель­ной тех­ни­ки в течение многих лет состоял (и, в значительной степени, сос­тоит по сей день) в последовательном решении задач синтеза, ана­ли­за и оптимизации некоторого начального варианта проектируемой ЦС, создаваемого, как правило, небольшой группой высоко­квали­фи­ци­рованных специалистов на основе своих знаний, творческих спо­соб­нос­тей опыта и т.д. Все последующие этапы проектирования, вплоть до создания опытного образца, также носили, во многом, неформаль­ный характер, а автоматизация процесса проектирования не носила комп­лексного характера и относилась, обычно, к отдельным задачам, что не решало проблемы в целом. Одной из основных причин такого положения являлось отсутствие единых и достаточно универ­сальных средств описания и проектирования ЦС, которые позволили бы решать задачи синтеза, анализа, верификации схем и структур ЦС с различной степенью детализации и, таким образом, объединить отдельные этапы проектирования в единый процесс с высоким уровнем автоматизации.

Как показал опыт многих лет создания цифровых вычислительных устройств, такими универсальными средствами могут быть только со­от­ветствующие универсальные алгоритмические языки програм­миро­ва­ния и специали­зиро­ван­ные языки проектирования высокого уровня, составляющие лингви­сти­ческое обеспечение систем автоматизиро­ван­ного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР представляет собой сово­куп­ность языков программирования и проектирования, включая соответ­ству­ющие термины, оп­ре­­деления, правила формализации, обла­даю­щих необходимыми свой­ствами, необходимыми для выполне­ния автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР принято делить на языки программирования (в традиционном смысле), языки проектирования и моделирования, языки управления. Другая точка зрения состоит в том, что все используемые в процессе проектирования языки являются языками проектирования.

Универсальные алгоритмические языки, например, такие как Пас­каль , Си, Ада и некоторые другие достаточно эффективно исполь­зу­ют­ся для разработки программного обеспечения САПР, так как обла­да­ют развитыми возможностями для решения многих задач авто­ма­ти­­зированного проектирования, главным образом для описания раз­лич­ных алгоритмов и составления соответствующих программ. Вместе с тем значительное число задач, возникающих в процессе проекти­ро­вания, невозможно решить на базе универсальных языков про­грам­ми­ро­вания, либо соответствующие программы оказываются громоздкими и неэффективными. Это привело к необходимости создания специа­лизированных проблемно-ориентированных языков проектирования и соответствующего системного программного обеспечения.

Языки проектирования являются важнейшей составной частью САПР и должны обладать как многими качествами универсальных язы­ков программирования в представлении данных и операций над ни­ми, так и дополнительными возможностями для представления и пре­об­­разования описаний (математических моделей разрабатываемых циф­ровых систем и их компонентов) в процессе автома­ти­зи­рованного про­ектирования. Основными объектами описаний в САПР являются: задание на проектирование; характеристики объектов проектирования и их математических моделей; проектные процедуры и операции; проектные решения и проектные документы и др.

Языки сопровождения и управления служат для непосред­ствен­но­го общения разработчика с САПР в процессе решения проектных за­дач, например, для формирования команд управления, описания их па­ра­метров, корректировки и редактирования входных данных и заданий на проектирование и т.п. В настоящее время подобные языковые сред­ства обычно включают в соответствующие специализированные язы­ки проектирования. Необходимо также отметить, что в современных языках проектирования ЦС интегрированы возможности для решения многих проектных и вычислительных задач, для чего в недалеком прошлом приходилось использовать различные языки.

Языки проектирования ЦС можно классифицировать по различным признакам, например, по связи с универсальными языками програм­мирования; степени универсальности; характеру решаемых задач и др.

По связи с универсальными языками программирования различают автономные и расширяющие языки проектирования. Автономные язы­ки имеют собственные грамматики, соответствующее программное сис­­­темное обеспечение и могут применяться полностью автономно и не­за­висимо от других языков. В настоящее время такие языки при­ме­ня­ются редко. Расширяющие языки строятся на основе грамматики и концепции другого (обычно достаточно распространенного) языка про­граммирования, что облегчает разработку и использование нового языка. Например, такие широко распространенные в настоящее время и получившие статус международных стандартов языки проекти­ро­ва­ния ЦС, как VHDL и Verilog, построены соответственно на базе язы­ков AДА и СИ.

Используемые в САПР языки иногда делят на две группы: универсальные (инвариантные) и специализированные языки. В данном случае универсальность рассматривается как инвариантность по отношению к различным уровням или этапам проектирования или к отдельным подсистемам САПР. Такие языки обычно используются в информационно-поисковых системах общего назначения.

Специализированные языки в недалеком прошлом делились на языки системного, функционально-логического, схемотехнического, монтажно-коммутационного проектирования, языки моделирования и др. В настоящее время многие задачи, рассматриваемые на различных этапах проектирования, решаются с помощью одного универсального языка проектирования