Уровни сложности рэа и иерархия автоматизированного проектирования

Иерархия уровней сложности РЭА весьма разнообразна по сложности, и содержит от единиц элементов до 10¹⁰ элементов. Иерархия уровней сложности РАЭ имеет следующий вид:

• Функциональные комплексы (ФК).

• Функциональные устройства (ФУС).

• Функциональные узлы (ФУ).

• Функциональные элементы (ФЭ).

• Компоненты - отдельные элементы (резисторы, конденсаторы, диоды и т.д.)

Конкретное содержание понятий ФЭ, ФУ, ФУС, ФК постоянно изменяется в соответствии с развитием технологии и методов проектирования РЭА. Так, с появлением БИС и СБИС понижается ранг сложности таких ФУС, как микропроцессор, который уже рассматривается, как ФУ.

Иерархия уровней проектирования

Очевидно, нельзя РЭА различной степени сложности анализировать и проектировать с одинаковой степенью детализации, например, на уровне процессов, протекающих в каждом транзисторе. Поэтому проектирование сложной РЭА представляет многоэтапный иерархический процесс. Содержание и число этапов проектирования зависит от многих причин, основными из которых являются:

• особенности объекта и конечные цели проектирования;

• используемая элементная база;

• имеющийся математический аппарат;

• возможности технологии.

Одним из основных факторов, определяющих структуру процесса проектирования, является ограниченность возможности выполнения большого количества расчетов, даже при использовании ЭВМ.

В связи с этим процесс проектирования разбивается на уровни, каждому из которых соответствует решение своих, характерных данному уровню, задач.

Содержание уровней проектирования:

1.Уровень системного проектировании для ФК. На этом уровне изучается взаимодействие объекта с окружающей средой (условия работы объекта).

2.Уровень структурного проектирования. На этом уровне определяются типы ФУС, образующих ФК, и структура связей между ними, обеспечивающая заданные информационные и точностные характеристики ФК.

3. Уровень функционального проектирования. На этом уровне обеспечивается выполнение радиоэлектронной аппаратурой типа ФУС и ФУ своего функционального назначения на основе знания приближенной или идеализированной формы входных и внутренних сигналов (Например, выдача заданной последовательности выходных сигналов и временных соотношений между ними).

4. Уровень схемотехнического проектирования. Прорабатывается форма сигналов дня отдельных ФУ и ФЭ, а также рассчитываются уточненные значения их внутренних и выходных параметров.

5. Уровень проектирования компонентов. Определяются параметры конструкции, материалов и технологии, обеспечивающие заданные характеристики отдельных компонентов.

Математический аппарат

Математический аппарат для каждого уровня проектирования состоит из двух частей: с одной стороны он включает теоретические методы (или концепции), разработанные для конкретных задач проектирования (системный анализ, спектральный анализ, теория электронных цепей и т.д.), с другой стороны, каждый теоретический метод можно реализовать по-разному, например, на основе аналитических преобразований.

Автоматизированное проектирование в процессе своего развития выработало для каждого теоретического метода наиболее эффективные методы их численной реализации, которые и называются методами автоматизированного проектирования. Эти методы универсальны, они носят инвариантный характер и обычно ориентированы не на конкретный объект, а на определенный тип задач. На уровне функционально-логического проектирования в качестве теоретических методов применяются два математических аппарата, соответствующих двум типам устройств: цифровым и аналоговым, различие между которыми проявляется именно на функциональном уровне. Для функционально-логического проектирования цифровых РЭУ используется аппарат алгебры логики в виде теории комбинационных устройств, для проектирования логических схем, не запоминающих информацию, и теории конечных автоматов для схем с памятью. Для функционального проектирования аналоговых РЭУ, а также АЦП время - импульсного типа общего математического аппарата не существует, а используются различные частные способы отражающие специфику решаемых задач и объектов проектирования. Каждый из этих способов порождает свой численный метод расчета на ЭВМ выходного сигнала по заданному типу входного.