книги / Моделирование и автоматизация проектирования силовых полупроводниковых приборов

Рис. 11.14. Состав ПО подсистемы ПАНИ

на рис. 11.14, разработано в среде ОС ЕС, версия 6.1, и подразде­ ляется на базовое и прикладное. Базовое ПО включает ОС ЕС, си­ стему разделения времени (СРВ) (TSO) инструментальную систе­ му программирования ПРИЗ, пакет научных подпрограмм — биб­ лиотеку института математики (ПНП — БИМ), комплекс графи­ ческих программ ГРАФОР.

Прикладное ПО ПАНИ подразделяется на объектное, инва­ риантное и специализированное.

Основная часть прикладного ПО представляет собой интегриро­ ванный средствами системы ПРИЗ комплекс информационно и про­ граммно совместимых ППП высокого уровня. Языком программи­ рования модулей прикладного ПО является ФОРТРАН-IV.

Объектное ПО включает фрагменты разрабатываемых матема­ тических моделей объектов проектирования, которые обычно явля­ ются копиями соответствующих фрагментов, входящих в ПО объ­ ектно-ориентированных подсистем САПР СПП. Оно используется как в процессе разработки и корректировки самих моделей, так и при генерации специализированных ППП обработки эксперимен­ тальных данных, учитывающих особенности моделей конкретных объектов исследования и проектирования.

Инвариантное ПО системы ПАНИ включает универсальные

ППП обработки экспериментальных данных и планирования экс­ периментов СТАТИСТИКА [11.14], АППРОКС [11.15], ПЛАНЭК, а также библиотеку типовых вспомогательных модмоделей (БИБТИП) [11.16], выполняющую вспомогательные функции и специально разработанную для осуществления процесса генерации специализированных ППП и отдельных программ.

Генерация специализированных ППП и программ, составляю­ щих специализированное прикладное ПО, необходима для повы-

шення эффективности использования разработанных программных средств пользователями-непрограммистами. Применяемая методи­ ка генерации описана в [11.16, 11.17]. Использование средств си­ стемы ПРИЗ позволило реализовать ПАНИ как некоторую мета­ систему, которая в зависимости от категории пользователей может эксплуатироваться в одном из трех режимов, согласно которым ПО ПАНИ условно подразделяется на три уровня.

Режим генерации специализированных ППП и программ кон­ кретного назначения ориентирован на разработчиков системы ПАНИ, он позволяет по заказам физико-экспериментаторов выпол­ нять в сжатые сроки генерацию эффективных специализированных программ обработки. Средства, используемые в этом режиме, об­ разуют первый уровень ПО ПАНИ (уровень разработчика-про- граммиста) и включают объектное и инвариантное прикладное ПО, а также базовое ПО. Средства данного уровня могут применяться также квалифицированными пользователями для обеспечения до­ полнительных возможностей при решении новых разовых задач. Кроме того, разработчик-программист может использовать их для решения задач, предшествующих генерации специализированных пакетов, а также задач, вытекающих из внутренних целей системы ПАНИ (например, для тестирования и отладки новых алгоритмов). Постановка задач в данном режиме осуществляется на входных проблемно-ориентированных языках инвариантных ППП.

Второй режим ориентирован на квалифицированного физикаэкспериментатора, владеющего проблемно-ориентированными язы­ ками ППП (в основном специализированных) системы ПАНИ. В этом режиме пользователь формулирует одну из возможных за­ дач на входном языке специализированного ППП, программа для решения данной задачи генерируется с помощью системы ПРИЗ. Средства, используемые в этом режиме, образуют второй уровень ПО (уровень пользователя широкого профиля) и включает сгене­ рированные с помощью программных средств первого уровня спе­ циализированные ППП для решения задач некоторого класса, а также необходимые средства первого уровня (например, ОС ЕС и ПРИЗ).

Третий режим ориентирован на пользователей, не являющихся специалистами в области вычислительной техники и программиро­ вания. Средства, используемые в этом режиме, образуют третий уровень ПО (уровень пользователя узкого профиля) и включают сгенерированные в первом режиме программы для решения кон­ кретных задач. Исходные данные для этих программ подготавли­ ваются в заранее зафиксированном формате, а сами программы обычно эксплуатируются без использования системы ПРИЗ и вы­ зываются для выполнения средствами ОС ЕС.

Отдельные блоки инвариантных ППП, предназначенные для автономного использования, строятся как процедурно-ориентиро­ ванные ППП со своими управляющими программами без исполь­ зования системы ПРИЗ, поскольку ее применение в этом случае нецелесообразно. Таким образом используются, например, блоки

Адаптация системы ПАНИ к новым задачам осуществляется за счет расширения функциональных возможностей имеющихся универсальных ППП обработки экспериментальных данных и гене­ рации новых специализированных ПП и отдельных программ.

Средства ПАНИ могут использоваться в интегрированном ре­ жиме совместно с ППП других подсистем САПР СПП, разработан­ ными в рамках системы ПРИЗ и реализующими, например, модели объектов проектирования, методы безусловной оптимизации, нели­ нейного программирования и многокритериальной оптимизации.

Интеграция с ППП, построенными вне системы ПРИЗ, осуще­ ствляется через базу данных системы.

Рассмотрим структуру и входной язык ППП АППРОКС, входя­ щего в состав ПО ПАНИ. ППП АППРОКС разработан как про­ блемно-ориентированный ППП высокого уровня в рамках системы ПРИЗ. Входной язык является расширением базового языка УТОПИСТ, для повышения выразительности входного языка ис­ пользуются макросредства системы ПРИЗ.

ППП АППРОКС выполняет в системе ПАНИ центральную роль в процессе автоматизации построения математических моде­ лей объектов проектирования. Средства этого ППП используются при решении задач идентификации параметров приборов и мате­ риалов, структурной и параметрической идентификации теоретиче­ ских моделей, построении эмпирических моделей, аппроксимации сложных теоретических и алгоритмических моделей простыми за­ висимостями. ППП АППРОКС включает следующие разделы:

1) аппроксимация линеаризующимися формулами общего ви­ да, линеаризующимися формулами специального вида, полинома­ ми, произвольными функциями, линейными по параметрам, про­ извольными функциями, нелинейными по параметрам;

2)сглаживание и сжатие экспериментальных данных;

3)графическое отображение результатов измерений и обра­

ботки.

Третий раздел является вспомогательным и использует также методы сжатия, сглаживания данных, сплайн-интерполяции и ап­ проксимации простыми зависимостями. Пакет АППРОКС реализу­ ет методы математической статистики и аппроксимации, описан­ ные в § 10.4.

деляются описанием соответствующей вычислительной модели предметной обла­

сти и решаемыми на ней задачами.

Описание задачи аппроксимации линеаризующимися функциями общего и специального видов при использовании укрупненного варианта модели и вводе исходных данных внутри программных модулей имеет следующий вид:

PROBLEM’ APPR1;

FROM’ APPROX. GENERAL;

LET’

2 6 5

18-6393

APPRGEN : LINEARIZED IN PU T=M O D U LE, FO M C LA SS=G E N ; APPRSPEC : LINEARIZED IN PU T=M O D U LE, FO R M C LA SS=SPE C ;

ACTIONS:

ON’ APPR1 COMPUTE’ APPRGEN.PARAM ,

APPRSPEC.PARAM ;

END’ ; + + +

Если требуется решить ту же самую задачу с предварительным логарифми­ рованием массива независимых переменных ARRX [т. е. построить эмпирическую зависимость У = /(1 п (X )], то описание на входном языке пакета АППРОКС (при задании исходных данных в этом описании) примет следующий вид:

PROBLEM’ THYRIST;

LET’

ARRX.ARRY.ARRLNX : ROW’ (1 . . . 7) : REAL’ ;

X : REAL’ ;

GIVEN’ A R R X = (2 0 ,50,100,200.300,500,1000),

A R R Y = (0 .0 4 ,0.08, 0.11, 0.17,0.29,0.75,1.10);

+ + +

FROM’ LIBTYPE.FORMING;

LET’ L •ARRAYFUN

PO lN TN U M =7, V A R N U M -1, ARRAYAR=ARRAX,

A R R A YF =A R R L N X ,X=X;

ASSIG N ’ L.Y : = L N ’ L.X;

+ + +

PRO M ’ APPROX.GENERAL; LET’

GEN : LINEARIZED IN PU T=TEXT,PO IN TN U M =7, VAR N U M =1,A R R X =A R R LN X ,A R R Y=A R R Y,

FO RM C O D E = 101,C R ITE R IO N = ’QM R’ ,

,S = ’G *Y ’ ,H E A D = ’BAX ТИРИСТОРА, ОСНОВНАЯ СТРУКТУРА I< = 1 0 0 0 ; U = F (I),U — НАПР ,В’ ;

+ + +

SPEC : LINEARIZED IN PU T =T E XT ,P O IN T N U M =7,V A R N U M =l, A R R X=ARRLN X,ARRY=ARRY,FO RM CO D E=3,

C R ITERIO N = ’QMR’ ,S=G E N .S,H E A D =G E N .H E A D ,T=5r

=*

+ + +

ACTIONS’

ON’ THYRIST COMPUTE' GEN.PARAM .GEN.ERROR.SPEC.PARAM, SPEC. ERROR;

END’ ; + + +

При описании данной задачи аппроксимации для преобразования массива независимых переменных используется понятие ARRAYFUN на подмодели LIBTYPE.FORMING библиотеки БИБТИП, предназначенное для формирования циклов при расчете массива значений функции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Кгл. 1

1.1.Носов Ю. Р., Петросянц К. О., Шилин В. А. Математические модели элементов интегральной электроники. М.: Советское радио, 1976.

1.2.Кузьмин В. А. Математические модели силовых полупроводниковых лрнборов// Электротехника. 1978. № 6. С. 10— 14.

1.3.Воронин П. А. Разработка математических моделей мощных вентильных ключей и преобразователей с динамическими режимами эксплуатации тиристо­ ров: Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук/ МЭИ. 1983.

1.4.Лабунцов В. А., Тугов Н. М. Динамические режимы эксплуатации мощ­ ных тиристоров. М .: Энергия, 1977.

1.5.Кузьмин В. А., Мустафа Г. М., Минасян В. Л. Моделирование переход­

1.7. Системы автоматизированного проектирования. В 9 кн. И. П. Норенков. Кн. 1. Принципы построения и структура. М.: Высшая школа, 1986. 127 с.

Кгл. 2

2.1.Кузьмин В. А. Тиристоры малой и средней мощности. М.: Советское радио, 1971.

2.2.Van Overstracten R., De Man H. Measurement of the ionisation rates in

C.735— 739.

2.4.Определение коэффициентов ударной ионизации в кремнии в мощных •СВЧ-полях./ И. В. Грехов, А. ф. Кардо-Сысоев, А. В. Крикленко, С. В. Шенде-

рей// Тр. Всесоюз. конф. по физике полупроводников. Баку: ЭЛМ. 1982. Т. 2. С. 151— 152.

В. А. Кузьмин, Н. Н. Крюкова и др. Под ред. В. А. Кузьмина. М.: Энергия, 1980. _2.7. Юрков С. Н. Исследование физических процессов в кремниевых много­ слойных структурах, разработка математических моделей и пакета программ для автоматизации проектирования силовых тиристоров: Автореф. дис. на соиск.

ка. 1973. № 4. С. 844— 850.

2.10. Burtscher I., Spenke Е. Kurzschluflemitter und Thyristorziindung// Sie­ mens Forsch. 1974. Nb 4. S. 2 3 4 -2 4 7 .