Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях
Рассмотрены особенности логического моделирования на переключательном и логико-функциональном уровнях, выполнен их сравнительный анализ. Дан краткий обзор проблем и методов моделирования на этих уровнях. Исследована возможность моделирования исправных цифровых схем и схем с неисправностями при их см...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Электронное моделирование |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101493 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях / А.И. Андрюхин // Электронное моделирование. — 2009. — Т. 31, № 3. — С. 53-64. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101493 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Андрюхин, А.И. 2016-06-03T19:03:19Z 2016-06-03T19:03:19Z 2009 Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях / А.И. Андрюхин // Электронное моделирование. — 2009. — Т. 31, № 3. — С. 53-64. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101493 381.326 Рассмотрены особенности логического моделирования на переключательном и логико-функциональном уровнях, выполнен их сравнительный анализ. Дан краткий обзор проблем и методов моделирования на этих уровнях. Исследована возможность моделирования исправных цифровых схем и схем с неисправностями при их смешанном представлении на указанных уровнях. Розглянуто особливості логічного моделювання на перемикальному та логічно-функціональному рівнях, виконано їхній порівнювальний аналіз. Наведено короткий огляд проблем і методів моделювання на цих рівнях. Досліджено можливість моделювання справних цифровых схем і схем з несправностями при їхньому змішаному представленні на вказаних рівнях. Peculiarities of modeling at switching and logic-functional levels have been considered and comparatively analyzed. Modeling problems and methods at the above levels have been considered in brief. A possibility of modeling the serviceable digital circuits and those with failures under their mixed representation at the above levels has been investigated. ru Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України Электронное моделирование Информационные технологии Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях Mixed Modeling of Digital Systems at the Switching and Logic-Functional Levels Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях |
| spellingShingle |
Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях Андрюхин, А.И. Информационные технологии |
| title_short |
Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях |
| title_full |
Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях |
| title_fullStr |
Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях |
| title_full_unstemmed |
Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях |
| title_sort |
смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях |
| author |
Андрюхин, А.И. |
| author_facet |
Андрюхин, А.И. |
| topic |
Информационные технологии |
| topic_facet |
Информационные технологии |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Электронное моделирование |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Mixed Modeling of Digital Systems at the Switching and Logic-Functional Levels |
| description |
Рассмотрены особенности логического моделирования на переключательном и логико-функциональном уровнях, выполнен их сравнительный анализ. Дан краткий обзор проблем и методов моделирования на этих уровнях. Исследована возможность моделирования исправных цифровых схем и схем с неисправностями при их смешанном представлении на указанных уровнях.
Розглянуто особливості логічного моделювання на перемикальному та логічно-функціональному рівнях, виконано їхній порівнювальний аналіз. Наведено короткий огляд проблем і методів моделювання на цих рівнях. Досліджено можливість моделювання справних цифровых схем і схем з несправностями при їхньому змішаному представленні на вказаних рівнях.
Peculiarities of modeling at switching and logic-functional levels have been considered and comparatively analyzed. Modeling problems and methods at the above levels have been considered in brief. A possibility of modeling the serviceable digital circuits and those with failures under their mixed representation at the above levels has been investigated.
|
| issn |
0204-3572 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101493 |
| citation_txt |
Смешанное моделирование цифровых систем на переключательном и логико-функциональном уровнях / А.И. Андрюхин // Электронное моделирование. — 2009. — Т. 31, № 3. — С. 53-64. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT andrûhinai smešannoemodelirovaniecifrovyhsistemnapereklûčatelʹnomilogikofunkcionalʹnomurovnâh AT andrûhinai mixedmodelingofdigitalsystemsattheswitchingandlogicfunctionallevels |
| first_indexed |
2025-11-24T16:28:11Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:28:11Z |
| _version_ |
1850485849860341760 |
| fulltext |
ÓÄÊ 381.326
À. È. Àíäðþõèí, êàíä. òåõí. íàóê
Äîíåöêèé íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
(Óêðàèíà, 83005, Äîíåöê, óë.Àðòåìà, 24,
òåë.(062) 301-07-75, E-mail-alexandruckin@rambler.ru)
Cìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå
öèôðîâûõ ñèñòåì íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
è ëîãèêî-ôóíêöèîíàëüíîì óðîâíÿõ
(Ñòàòüþ ïðåäñòàâèë ä-ð òåõí. íàóê Â. Ï. Ñèìîíåíêî)
Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè ëîãè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì è ëîãèêî-
ôóíêöèîíàëüíîì óðîâíÿõ, âûïîëíåí èõ ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç. Äàí êðàòêèé îáçîð ïðîá-
ëåì è ìåòîäîâ ìîäåëèðîâàíèÿ íà ýòèõ óðîâíÿõ. Èññëåäîâàíà âîçìîæíîñòü ìîäåëèðîâàíèÿ
èñïðàâíûõ öèôðîâûõ ñõåì è ñõåì ñ íåèñïðàâíîñòÿìè ïðè èõ ñìåøàííîì ïðåäñòàâëåíèè
íà óêàçàííûõ óðîâíÿõ.
Ðîçãëÿíóòî îñîáëèâîñò³ ëîã³÷íîãî ìîäåëþâàííÿ íà ïåðåìèêàëüíîìó òà ëîã³÷íî-ôóíêö³î-
íàëüíîìó ð³âíÿõ, âèêîíàíî ¿õí³é ïîð³âíþâàëüíèé àíàë³ç. Íàâåäåíî êîðîòêèé îãëÿä ïðîá-
ëåì ³ ìåòîä³â ìîäåëþâàííÿ íà öèõ ð³âíÿõ. Äîñë³äæåíî ìîæëèâ³ñòü ìîäåëþâàííÿ ñïðàâ-
íèõ öèôðîâûõ ñõåì ³ ñõåì ç íåñïðàâíîñòÿìè ïðè ¿õíüîìó çì³øàíîìó ïðåäñòàâëåíí³ íà
âêàçàíèõ ð³âíÿõ.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: ïåðåêëþ÷àòåëüíûé óðîâåü, ñìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå, öèôðîâàÿ
ñèñòåìà.
Ïîñòàíîâêà çàäà÷è. Íà ïåðâûõ ýòàïàõ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñîâðåìåííûõ ÑÁÈÑ
âîçíèêàåò ïðîáëåìà îïèñàíèÿ êîìïîíåíòîâ: äëÿ îäíèõ êîìïîíåíòîâ èñïîëü-
çóþòñÿ îáîçíà÷åíèÿ âåíòèëüíî-ôóíêöèîíàëüíîãî óðîâíÿ, à äëÿ äðóãèõ —
ñõåìîòåõíè÷åñêîãî (òðàíçèñòîðíîãî) èëè ïåðåêëþ÷àòåëüíîãî óðîâíÿ. Íà
ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû âàðèàíòû ðåàëèçàöèè ïðîñòåéøåãî ìóëüòèïëåêñîðà 2 �
� 1 ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè ïðîåêòèðîâàíèÿ ÌÎÏ-ñòðóêòóð ñ èñïîëüçîâà-
íèåì ïðîõîäíûõ òðàíçèñòîðîâ (DPL—äâîéíàÿ ëîãèêà íà ïðîõîäíûõ òðàíçèñ-
òîðàõ, CPL—êîìïëåìåíòàðíàÿ ëîãèêà íà ïðîõîäíûõ òðàíçèñòîðàõ, DPTL—
äèôôåðåíöèàëüíàÿ ëîãèêà íà ïðîõîäíûõ òðàíçèñòîðàõ, EEPL—ýíåðãî-
ýêîíîìè÷íàÿ ëîãèêà íà ïðîõîäíûõ òðàíçèñòîðàõ, PPL—push-pull ëîãèêà è
äð.) [1, 2]. Ïðîñòîé ïóòü ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû—ïåðåâîä îïèñàíèÿ êîì-
ïîíåíòîâ ñ âåíòèëüíîãî íà òðàíçèñòîðíûé óðîâåíü è äàëåå ïðèìåíåíèå
ñèñòåìû ìîäåëèðîâàíèÿ íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå. Îäíàêî äëÿ ðàçðà-
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 53
������� ����
�
��
�������
áîò÷èêà áîëåå êîìôîðòíî èìåòü ïîäîáíîå ñìåøàííîå ïðåäñòàâëåíèå è âîç-
ìîæíîñòü ìîäåëèðîâàòü è âåðèôèöèðîâàòü èìåííî åãî.
Âåíòèëüíî-ôóíêöèîíàëüíûé óðîâåíü ìîäåëèðîâàíèÿ. Îñíîâíûì
óðîâíåì ïðè âåðèôèêàöèè ïðîåêòîâ è ïîñòðîåíèè òåñòîâ ÿâëÿåòñÿ ëîãèêî-
ôóíêöèîíàëüíûé óðîâåíü. Îáëàñòü ìîäèôèêàöèé äâóõ îñíîâíûõ ñïîñî-
áîâ ìîäåëèðîâàíèÿ íà ýòîì óðîâíå —ìîäåëèðîâàíèÿ, óïðàâëÿåìîãî âðå-
ìåíåì, è ìîäåëèðîâàíèÿ, óïðàâëÿåìîãî ñîáûòèÿìè, — äåòàëüíî èññëåäî-
âàíà è àïðîáèðîâàíà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îñíîâíûå óñèëèÿ íà ýòîì óðîâíå
íàïðàâëåíû íà ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè àñèíõðîííîãî ïàðàëëåëüíîãî
À. È. Àíäðþõèí
54 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
A AB
B
MUX2
(CMOS)
MUX2
(EEPL)
MUX2
(DPL)
MUX2
(PPL)
MUX2
(CPL)
MUX2
(CMOS*)
B
B
B
B
B
B
B
B
B
A
AA
A
A
A
A
A
A
S
S SS
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
Ðèñ. 1. Cõåìû ñìåøàííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà 2 � 1
ìîäåëèðîâàíèÿ (óïðàâëÿåìîãî ñîáûòèÿìè), êîòîðîå íàèáîëåå èíòåíñèâíî
èñïîëüçóåòñÿ â ðàñïðåäåëåííûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñòðóêòóðàõ [3—5].
Äëÿ ñèíõðîíèçàöèè ïðîöåññîâ ïðèìåíÿþò ìîäèôèêàöèè äâóõ îñíîâíûõ
ïîäõîäîâ: êîíñåðâàòèâíîãî è îïòèìèñòè÷åñêîãî. Äëÿ êîíñåðâàòèâíûõ àëãî-
ðèòìîâ âàæíà èçâåñòíàÿ ïðîáëåìà ðàñïîçíàâàíèÿ è ïðåäîòâðàùåíèÿ òóïèêîâ
(deadlock), èç îïòèìèñòè÷åñêèõ àëãîðèòìîâ íàèáîëåå èçâåñòåí Time Warp
[3—5]. Îñíîâíîé êëàññ ìîäåëèðóåìûõ íåèñïðàâíîñòåé — êëàññ îäèíî÷íûõ
êîíñòàíòíûõ íåèñïðàâíîñòåé; íåîôèöèàëüíûé êðèòåðèé ýôôåêòèâíîñòè
òåñòà — åãî ïîêðûâàþùàÿ ñïîñîáíîñòü äëÿ ýòîãî êëàññà, ÷òî íå ÿâëÿåòñÿ
äîñòàòî÷íûì äëÿ ñîâðåìåííûõ ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèé. Íåîáõîäèìî çàìåòèòü,
÷òî íà ïðàêòèêå øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ ôóíêöèîíàëüíûå òåñòû.
Ïåðåêëþ÷àòåëüíûé óðîâåíü. Ìîäåëèðîâàíèå íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
óðîâíå øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ïðè àíàëèçå ñîâðåìåííûõ ÌÎÏ-ñõåì, êîòî-
ðûìè ÿâëÿþòñÿ áîëüøèíñòâî ïðîìûøëåííûõ ìèêðîïðîöåññîðîâ è ýëåìåí-
òîâ ïàìÿòè. Ðàçâèòèå ýòîãî íàïðàâëåíèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ îáóñëîâëåíî íåîáõî-
äèìîñòüþ òåñòèðîâàíèÿ ÌÎÏ-ñòðóêòóð, äëÿ êîòîðûõ ðåàëüíûå äåôåêòû
ïëîõî îïèñûâàþòñÿ êëàññè÷åñêîé ìîäåëüþ îäèíî÷íûõ êîíñòàíòíûõ íå-
èñïðàâíîñòåé. Òåñòû, ïîñòðîåííûå íà îñíîâå ýòîé ìîäåëè, íå îáíàðó-
æèâàþò õàðàêòåðíûå äåôåêòû ÌÎÏ-ñõåì [6]. Ïåðâûé íàèáîëåå èçâåñòíûé
ñïîñîá òåñòèðîâàíèÿ íåêëàññè÷åñêèõ íåèñïðàâíîñòåé äëÿ ÌÎÏ-ñòðóêòóð
îïèñàí â [7].
Òåîðåòè÷åñêèì ôóíäàìåíòîì áîëüøèíñòâà èçâåñòíûõ ñèñòåì ìîäåëè-
ðîâàíèÿ íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå ÿâëÿþòñÿ ðàçëè÷íûå ìîäèôèêàöèè
äâóõ îñíîâíûõ íàïðàâëåíèé: òåîðèè ðåøåòîê [8] è òåîðåòèêî-ãðàôîâîãî
ïîäõîäà [9]. Îíè â ðàçëè÷íîé ôîðìå ïðåäñòàâëÿþò îñíîâíûå ïðèíöèïû
ïðîñòîãî ïåðåêëþ÷àòåëüíîãî àíàëèçà ÌÎÏ-ñòðóêòóð, ñîîòâåòñòâóþùèå
èõ îñîáûì ðåçèñòèâíî-åìêîñòíûì ñâîéñòâàì.
1. Òðàíçèñòîð — èäåàëüíûé ïåðåêëþ÷àòåëü. Åñëè íà çàòâîðå n-ÌÎÏ
òðàíçèñòîð èìååò âûñîêèé ïîòåíöàë H (ëîãè÷åñêàÿ 1), òî òðàíçèñòîð ìî-
æåò áûòü ïðåäñòàâëåí ìàëûì ðåçèñòîðîì. Åñëè íà çàòâîðå n-ÌÎÏ òðàí-
çèñòîð èìååò íèçêèé ïîòåíöèàë L (ëîãè÷åñêèé 0), òî òðàíçèñòîð ìîæåò
áûòü ïðåäñòàâëåí î÷åíü áîëüøèì ñîïðîòèâëåíèåì. Êîãäà çíà÷åíèå çàòâî-
ðà íå îïðåäåëåíî (íè H, íè L), òîãäà òðàíçèñòîð ïðåäñòàâëåí ñîïðîòèâ-
ëåíèåì íåîïðåäåëåííîãî çíà÷åíèÿ.
2. Ñîïðîòèâëåíèå òðàíçèñòîðà, ðàáîòàþùåãî â ðåæèìå îáåäíåíèÿ,
ãîðàçäî áîëüøå ñîïðîòèâëåíèÿ îòêðûòîãî òðàíçèñòîðà (ðåæèì îáîãàùå-
íèÿ), íî ãîðàçäî ìåíüøå ñîïðîòèâëåíèÿ çàêðûòîãî òðàíçèñòîðà.
3. Óçåë, ñîåäèíåííûé ñ çåìëåé è ïèòàíèåì òîëüêî ÷åðåç ïóòè âûñîêîãî
ñîïðîòèâëåíèÿ, ìîæåò ñîõðàíÿòü ïðåäûäóùèé óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ îïðå-
äåëåííîå âðåìÿ (äàæå íåñêîëüêî ñåêóíä ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ).
Óçåë, ñîåäèíåííûé ñ çåìëåé è ïèòàíèåì ÷åðåç ïóòè ñ ìàëûì ñîïðîòèâ-
Cìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå öèôðîâûõ ñèñòåì íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 55
ëåíèåì, ìîæåò èìåòü íåîïðåäåëåííûé óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ. ×àñòî ñîçäàþò
áîëåå ñëîæíûå ïðàâèëà, íàçíà÷àÿ íåêîòîðûå ãðàíèöû ñîïðîòèâëåíèé òðàí-
çèñòîðîâ â ðåçóëüòàòå ðàññìîòðåíèÿ õàðàêòåðèçóþùèõ èõ ïàðàìåòðîâ.
Ïî ýòîìó ïóòè ïîøëè ñîçäàòåëè ñèñòåìû Verilog, âûäåëèâ ïðèáëèçè-
òåëüíî äâà äåñÿòêà èñïîëüçóåìûõ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ïåðåêëþ÷àòåëüíûõ
ïðèìèòèâîâ è â ñòàíäàðòå IEEE 1364-2001 îïðåäåëèâ èõ ôóíêöèè îñëàáëå-
íèÿ ñèãíàëà ñ ïîìîùüþ ìîäèôèêàòîðà ñèëû ñèãíàëà Strength. Íàïðèìåð
äëÿ òðàíçèñòîðîâ, èñïîëüçóåìûõ êàê ðåçèñòîðû (rpmos, rnmos è äð.), â
òàáëèöå 38 ýòîãî ñòàíäàðòà óêàçàíû ñîîòâåòñòâóþùèå âõîäíûå è âûõîä-
íûå ñèëû ñèãíàëîâ.
 [10] ðàññìîòðåíà ìîäèôèêàöèÿ ÌÎÏ-ñòðóêòóð ëèíåéíûìè ïåðåêëþ-
÷àòåëüíûìè ìîäåëÿìè (LSL), â êîòîðûõ áàçîâûìè ýëåìåíòàìè ÿâëÿþòñÿ
óïðàâëÿåìûå íàïðÿæåíèåì ðåçèñòîðû è ëèíåéíûå åìêîñòè, ñîîòâåòñòâóþ-
ùèå òðàíçèñòîðó è óçëó ñõåìû. Ïîêàçàíî, ÷òî çàäà÷à îïðåäåëåíèÿ ìàêñèìàëü-
íîãî è ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ñîñòîÿíèÿ â óñòðîéñòâå ÿâëÿåòñÿ NP-çàäà÷åé,
è ýòèì îïðàâäûâàåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ýâðèñòè÷åñêèõ ìåòîäîâ ïðè ìîäåëèðî-
âàíèè íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå.  [11] ïðèâåäåíû ïðèìåðû ñõåì, äëÿ
êîòîðûõ ïîäõîäû Áðàéåíòà èëè Õåéåñà äàþò íåïðàâèëüíûå èëè íåîïðå-
äåëåííûå ðåçóëüòàòû.
Ðàáîòà [12] ïîñâÿùåíà ôóíêöèîíàëüíîìó îïèñàíèþ äèñêðåòíûõ ñõåì
íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå. Ââåäåíî ïîíÿòèå õàðàêòåðèñòè÷åñêîé ôóíê-
öèè, ïîä êîòîðîé ïîíèìàåòñÿ îïèñàíèå âûõîäíûõ ðåàêöèé áàçîâîãî êîì-
ïîíåíòà ñõåìû â çàâèñèìîñòè îò çíà÷åíèé âõîäíûõ ñèãíàëîâ. Íà îñíîâå
òåîðèè õàðàêòåðèñòè÷åñêèõ ôóíêöèé ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî îïèñàíèå ïîâå-
äåíèÿ ñõåìû â ôîðìå áóëåâûõ óðàâíåíèé, ó÷èòûâàþùèõ ðàçëè÷íûå ìîäèôè-
êàöèè èçâåñòíûõ ìîäåëåé ïîëåâûõ è áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ. Â [13] ïðåä-
ëîæåí óíèôèöèðîâàííûé ïîäõîä ê îïèñàíèþ è ìîäåëèðîâàíèþ ðàçëè÷íûõ
êîìïîíåíòîâ ÌÎÏ-ñòðóêòóð íà îñíîâå åäèíîãî áàçîâîãî ïðèìèòèâà, à â
ðàáîòå [14] ðàññìîòðåíî ìîäåëèðîâàíèå áèïîëÿðíûõ ñõåì íà óðîâíå ïåðå-
êëþ÷åíèé.
Ìîäåëèðîâàíèå, óïðàâëÿåìîå ñîáûòèÿìè íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâ-
íå, èññëåäîâàíî â ðàáîòå [15], ãäå ñõåìà ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ãðàô, îðèåí-
òèðîâàííûì ðåáðàì êîòîðîãî ñîïîñòàâëåíû àêòèâíûå òðàíçèñòîðû, à
âåðøèíàì — ñîîòâåòñòâåííî óçëû ñõåìû. Òðàíçèñòîðíûå ïåðåêëþ÷åíèÿ â
àêòèâíîå èëè ïàññèâíîå ñîñòîÿíèÿ îáóñëîâëèâàþò äîáàâëåíèå èëè óäàëå-
íèå ðåáåð â ãðàôå óñòðîéñòâà. Ïîñêîëüêó ÷èñëî äåéñòâèòåëüíî äâóíàïðàâ-
ëåííûõ òðàíçèñòîðîâ â ñõåìàõ äîñòàòî÷íî ìàëî (<5 %), èññëåäîâàíèþ
ïîäëåæàò òîëüêî òå ñòîêè, èñòîêè êîòîðûõ ðåàëüíî äèíàìè÷åñêè ìåíÿþò
ñâîþ íàïðàâëåííîñòü. Îïðåäåëÿåòñÿ ôóíêöèÿ ïåðåäà÷è òðàíçèñòîðîâ � (sk,
ri) = sk – ri, ðàâíàÿ smax (n + 1, k – i), åñëè k > n, èëè ðàâíàÿ sk â ïðîòèâíîì ñëó÷àå.
À. È. Àíäðþõèí
56 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
Çäåñü ïðîâîäèìîñòè è ñèëû ñèãíàëîâ òðàíçèñòîðîâ îáîçíà÷åíû ñîîòâåòñò-
âåííî ri (0 � i � n) è sk (0 � k � 2n + 1). Ñóììà ïðîâîäèìîñòåé òðàíçèñòîðîâ
îïåðåäåëÿåòñÿ èç âûðàæåíèÿ rk + rl = rmin(n,k+l). Äëÿ ëþáûõ äâóõ âåðøèí u, v,
èìåþùèõ ñèëû s (u), s (v), îïðåäåëÿåòñÿ íàïðàâëåíèå direction (euv) = 0, åñëè
s (u) = s (v), è direction (euv) = u � v (v � u), åñëè s (u) � s (v) (s (v) � s (u)).
Ìîäåëèðîâàíèå íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå ôîðìóëèðóåòñÿ êàê ïðîá-
ëåìà íàõîæäåíèÿ êðàò÷àéøåãî ïóòè â ãðàôå. Ïðè ýòîì èñïîëüçîâàí àëãî-
ðèòì Ôîðäà, àäàïòèðîâàííûé Móðîì, âìåñòî ïðèìåíÿåìîãî â èçâåñòíîé
ñèñòåìå MOSSIM àëãîðèòìà Âàãíåðà FLOW. Ñîáñòâåííî õîä ìîäåëèðî-
âàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì àëãîðèòìîì:
Short (u) {Foreach edge euv {if (s (u)>=
= s (v) {if (s (u) > s (v)) direction(euv) = u � v,
sout= � (s (u) r (euv)); if changed sout que (v, sout)}}}.
 [16] èññëåäîâàíû îòíîøåíèÿ ìåæäó ìîäåëÿìè ñõåì íà ïåðåêëþ÷à-
òåëüíîì óðîâíå è ëèíåéíûìè ýëåêòðè÷åñêèìè ñõåìàìè, èç êîòîðûõ ïåð-
âûå àáñòðàãèðîâàíû. Ýòà ðàáîòà âàæíà äëÿ îïðåäåëåíèÿ òî÷íîñòè è ñîäåð-
æàòåëüíîñòè ïðîãðàìì ìîäåëèðîâàíèÿ íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå. Â
íåé ñîñòîÿíèå ÌÎÏ-ñõåìû îïèñàíî ñîïðîòèâëåíèÿìè òðàíçèñòîðîâ: çà-
êðûòûå èëè îòêðûòûå òðàíçèñòîðû ïðåäñòàâëåíû ñîîòâåòñòâåííî áîëü-
øèìè èëè ìàëûìè ñîïðîòèâëåíèÿìè. ×åðåç rs (rp) îáîçíà÷åíû ñîïðîòèâëå-
íèÿ ìîäåëåé, â êîòîðûõ âñå ïðèñóòñòâóþùèå ñîïðîòèâëåíèÿ ri ( i � n)
ñîåäèíåíû ïîñëåäîâàòåëüíî (ïàðàëëåëüíî) ñîîòâåòñòâåííî, ò. å. rs = � ri è rp =
= 1/(� (1/ri )). Òîãäà äëÿ rN – ñîïðîòèâëåíèÿ äâóõïîëþñíîé ñåòè N, â êî-
òîðîé ñîåäèíåíû n îäèíàêîâûõ ñîïðîòèâëåíèé r, ïîëó÷àåì rp � rN � rs, ãäå
rp = r/n, rs = nr. Ïîýòîìó äëÿ êëàññà ðàçäåëåíèÿ P (ri) = {ri/n, nri} c íåîáõî-
äèìûì óñëîâèåì P (ri) >> P (ri+1) ñïðàâåäëèâî ñîîòíîøåíèå ri+1/n >nri.
Îòñþäà ñëåäóåò äîñòàòî÷íî ïåññèìèñòè÷åñêàÿ îöåíêà ôàêòîðà ðàçäåëå-
íèÿ: áîëüøå n2.  ðàáîòå [16] ïðèâåäåíû ïðàâèëà âû÷èñëåíèÿ ñîïðîòèâ-
ëåíèé íà îñíîâå Wang-àëãåáðû äëÿ ñõåì ñ òðàíçèñòîðàìè, ñîåäèíåííûìè
íå òîëüêî ïàðàëëåëüíî-ïîñëåäîâàòåëüíî.
Ïðåèìóùåñòâà ïåðåêëþ÷àòåëüíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðè ìîäåëèðîâà-
íèè íåèñïðàâíîñòåé ïîêàçàíû íà ïðèìåðå ïðåâðàùåíèÿ êîìáèíàöèîííîé
ñõåìû âåíòèëÿ È-ÍÅ ïðè íåèñïðàâíîñòè «îáðûâ òðàíçèñòîðà Ò2» â ïîñëå-
äîâàòåëüíîñòíóþ ñõåìó [6].
Ýêñïàíäåð. Íåîáõîäèìîé ÷àñòüþ ñèñòåì ñìåøàííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ,
â êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ êîìïîíåíòû ðàçëè÷íûõ èåðàðõè÷åñêèõ óðîâíåé,
ÿâëÿåòñÿ ýêñïàíäåð (ðàñøèðèòåëü) [17, 18]. Àëãîðèòì ðàáîòû èñïîëüçóåìîãî
ýêñïàíäåðà è êîíêðåòíûå ïðèìåðû åãî èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ
ñõåìû s38417 èç ýòàëîíà ISCAS-89 ïðåäñòàâëåíû â [19, 20].
Cìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå öèôðîâûõ ñèñòåì íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 57
Îïðåäåëåíèå èíôîðìàöèè äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ íå-
èñïðàâíîñòåé ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ôóíêöèé ýêñïàíäåðà. Ïðè ïåðåõîäå íà
ïåðåêëþ÷àòåëüíûé óðîâåíü ãåíåðèðóþòñÿ ñïèñêè íåèñïðàâíîñòåé ñëå-
äóþùèõ êëàññîâ: êîíñòàíòíûå íåèñïðàâíîñòè, îáðûâ çàòâîðà òðàíçèñ-
òîðîâ, çàìûêàíèå «ñòîê-èñòîê» òðàíçèñòîðîâ, îáðûâ ëèíèé. Ïðè ãåíåðàöèè
ñïèñêîâ íåèñïðàâíîñòåé íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü òîïîëîãèþ ñîåäèíåíèé
òðàíçèñòîðîâ [20]. Íàïðèìåð, êëàññû íåèñïðàâíîñòåé DLR-òðèããåðà ïðè
n-ÌÎÏ òåõíîëîãèè ðåàëèçàöèè [21, ðèñ. 2.40] ðàññìîòðåíû â [20].
Ðåçóëüòàòû àíàëèçà ñïèñêîâ ýòèõ íåèñïðàâíîñòåé ñâèäåòåëüñòâóþò î
òîì, ÷òî äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé ñõåìû ïðè âûáðàííîé òåõíîëîãèè èçãî-
òîâëåíèÿ îíè ïðåäñòàâëÿþò ðàçëè÷íûå ïîäìíîæåñòâà ìíîæåñòâà êîíñ-
òàíòíûõ íåèñïðàâíîñòåé çàòâîðîâ âñåõ òðàíçèñòîðîâ ñõåìû. Ýòîò ðåçóëü-
òàò óêàçûâàåò íà íåäîñòàòî÷íîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ìîäåëè îäèíî÷íûõ êîíñ-
òàíòíûõ íåèñïðàâíîñòåé äëÿ ïîñòðîåíèÿ êîíòðîëüíîãî (ïðîâåðÿþùåãî)
òåñòà äëÿ ðåàëüíûõ äåôåêòîâ.
Ðåøåíèå ïðîáëåìû. Èçâåñòíî, ÷òî ïðè ìîäåëèðîâàíèè íà âåíòèëüíîì
óðîâíå ïðåäïîëàãàþòñÿ ãðàäàöèè òîëüêî îäíîé ìîäàëüíîñòè ñèãíàëà (ñîñ-
òîÿíèå ñèãíàëà, àññîöèèðóåìîå ñ íàïðÿæåíèåì), íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâ-
íå èñïîëüçóþòñÿ ãðàäàöèè äâóõ ìîäàëüíîñòåé ñèãíàëà (äîïîëíèòåëüíî ñèëà
ñèãíàëà, îáû÷íî àññîöèèðóåìàÿ ñ ñèëîé òîêà èëè ïðîâîäèìîñòüþ). Ñòàí-
äàðòíîå ïðåäñòàâëåíèå ïðîåêòà íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå ïðåäñòàâ-
ëÿåò ñîáîé îïèñàíèå ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ, ò. å. íîìåðà óçëîâ ñõåìû, ê
êîòîðûì îòíîñÿòñÿ ñòîêè, èñòîêè è çàòâîðû òðàíçèñòîðîâ (ñì.îïèñàíèå íà
esim [1]), ñîñòàâëÿþò ÷èñëîâûå ìàññèâû Q1, Q2, Q3, T. Ïåðâûå òðè ñî-
äåðæàò íîìåðà óçëîâ, ê êîòîðûì ïîäñîåäèíåíû ñòîê, çàòâîð, èñòîê êàæ-
äîãî òðàíçèñòîðà ñõåìû, ò.å. i-ýëåìåíòû ýòèõ ìàññèâîâ îïèñûâàþò i-òðàí-
çèñòîð. Ýëåìåíò T [i] îïðåäåëÿåò òèï i-ãî òðàíçèñòîðà è ïðè T [i] = 0
ïîëó÷àåì íàãðóçî÷íûé òðàíçèñòîð èëè ðåçèñòîð, ïðè T [i] = 2 (3) —
ñîîòâåòñòâåííî p (n) òðàíçèñòîðû.
Ïàðàëëåëüíîå ìîäåëèðîâàíèå èñïðàâíîãî óñòðîéñòâà îïèñàíî â [22],
ãäå ïðîöåññ ìîäåëèðîâàíèÿ ïðåäñòàâëåí èòåðàöèîííûì ðåøåíèåì ñèñòå-
ìû áóëåâûõ óðàâíåíèé âèäà
X M F Xn n� � �1 ( ).
Çäåñü Xn — çíà÷åíèå ìíîãîçíà÷íûõ óçëîâ ñõåìû â n-èòåðàöèè (ñîñòîÿíèå
ñõåìû); M — îïåðàöèÿ âûáîðà ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ èç çíà÷åíèé ñèã-
íàëîâ ðàçâåòâëåíèé óçëà; F — ñèñòåìà áóëåâûõ óðàâíåíèé, âèä êîòîðûõ
çàâèñèò îò àëôàâèòà ìîäåëèðîâàíèÿ è áàçîâûõ êîìïîíåíòîâ, ñîñòàâëÿþùèõ
óñòðîéñòâî; � — îïåðàöèÿ ñóïåðïîçèöèè. Çíà÷åíèå Xn åñòü äâîéêà (H, G),
ãäå G (0, 1, X, Z), H (D, W, SC, C) — ñîîòâåòñòâåííî çíà÷åíèÿ ëîãè-
÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ñèãíàëà è åãî ëîãè÷åñêîé ñèëû, êîòîðûå ìîæíî èíòåð-
ïðåòèðîâàòü, êàê íàïðÿæåíèå è ñèëà òîêà.
À. È. Àíäðþõèí
58 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
Áóäåì èñïîëüçîâàòü äàëåå ñëåäóþùóþ êîäèðîâêó ýòîãî ñòàíäàðòíîãî
àëôàâèòà ñèãíàëîâ:
Z = (0, 0, 0, 0), D = (1, 0, 0, 0), W = (0, 1, 0, 0), SC = (0, 0, 1, 0),
C = (0, 0, 0, 1), X = (1, 0, 0, 0), 1 = (0, 1, 0, 0), 0 = (0, 0, 1, 0),
ïðè êîòîðîé çíà÷åíèå ñèãíàëà çàíèìàåò îäèí áàéò. Óïîðÿäî÷åíèå ñèãíà-
ëîâ, íåîáõîäèìîå äëÿ âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè M, ïðåäñòàâëåíî íà ðåøåòêå
ñèãíàëîâ â ðàáîòå [23, ðèñ. 2.9]. Îáùàÿ ôîðìóëà äëÿ îïèñàíèÿ âîçäåéñòâèÿ
íà óçåë u ñî ñòîðîíû óçëà v ÷åðåç êîìïîíåíò i-ãî òèïà èìååò âèä
Val (u) =
E (T, i) fi (T, R, H, G),
ãäå u — óçåë, ñâÿçàííûé íåïîñðåäñòâåííî ñ óçëîì v òðàíçèñòîðîì òèïà T,
êîòîðûé èìååò çíà÷åíèå ñîñòîÿíèÿ R íà ñâîåì çàòâîðå [23, (9.1)]. Çäåñü áó-
ëåâà ôóíêöèÿ E (T, i) èìååò ñëåäóþùèé âèä: E (T, i) = 1 ïðè T = i è E (T, i) =
= 0 ïðè T � i.
Íà îñíîâàíèè èçëîæåííîãî îïèøåì àëãîðèòì ðåøåíèÿ çàäà÷è è ïðè-
âåäåì ïðèìåðû ðàñ÷åòà åãî ïðîãðàììíîé ðåàëèçàöèè â ñëó÷àå íàëè÷èÿ
èíâåðòîðà â ïåðåêëþ÷àòåëüíîé ñõåìå ïðîåêòà.
1. Ïîëàãàåì äâóõòåðìèíàëüíûå (èíâåðòîð) è òðåõòåðìèíàëüíûå ëîãè-
÷åñêèå âåíòèëè ôèêòèâíûìè òðàíçèñòîðàìè ñîîòâåòñòâóþùåãî òèïà.
Âêëþ÷åíèå ýòèõ êîìïîíåíòîâ êàê ôèêòèâíûõ òðàíçèñòîðîâ â îïèñàíèå
óñòðîéñòâà íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå âûïîëíÿåòñÿ ýêñïàíäåðîì àíà-
ëîãè÷íî âêëþ÷åíèþ äðóãèõ êîìïîíåíòîâ.
2. Â ñèñòåìó áóëåâûõ óðàâíåíèé F âíîñèì äîïîëíèòåëüíûå äèçúþíê-
òû, ñîîòâåòñòâóþùèå íîâûì òèïàì êîìïîíåíòîâ óñòðîéñòâà.
Ïîÿñíèì âòîðîé øàã àëãîðèòìà. Ïðèíÿâ òèï èíâåðòîðà ðàâíûì ñåìè,
çàïèøåì E (T, i) = T1 � T2 � T3, ãäå T1, T2, T3 — çíà÷åíèÿ áèòîâ äâîè÷íîãî
ðàçëîæåíèÿ ÷èñëà i = 7 (ÿñíî, ÷òî ýòî âûðàæåíèå ìîæåò áûòü ñëîæíåå ïðè
÷èñëå òèïîâ êîìïîíåíòîâ áîëåå âîñüìè).
Îïðåäåëèì ôóíêöèþ ïðåîáðàçîâàíèÿ äëÿ èíâåðòîðà f7 (T, R, H, G).
Èíâåðòîð êàê ýëåìåíò âåíòèëüíîãî óðîâíÿ ìåíÿåò òîëüêî çíà÷åíèÿ ëîãè-
÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ñèãíàëà 0, 1, X, Z (óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ).
Èñõîäÿ èç èçâåñòíûõ ñîîòíîøåíèé (îñíîâàííûõ íà ôèçè÷åñêèõ ñîîá-
ðàæåíèÿõ) ¬0 = = 1, ¬ 1= 0, ¬ X = X, ¬ Z = Z, çàïèøåì ñèñòåìó áóëåâûõ
ïðåîáðàçîâàíèé âõîäíîãî ñèãíàëà
(G, H) = (G1, G2, G3, G4, H1, H2, H3, H4)
â ñèãíàë íà âûõîäå èíâåðòîðà
(FG1, FG2, FG3, FG4, FH1, FH2, FH3, FH4)
ïðè ïðèíÿòîé êîäèðîâêå:
FG1= G1, FG2 = G3, FG3 = G2, FG4 = G4, FH1= H1,
FH2 = H2, FH3 = H3, FH4 = H4. (1)
Cìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå öèôðîâûõ ñèñòåì íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 59
Àíàëîãè÷íî îïðåäåëèì ôóíêöèþ ïðåîáðàçîâàíèÿ äëÿ âåíòèëÿ AND
f6 (T, R, H, G). Ïðèíÿâ òèï âåíòèëÿ AND ðàâíûì øåñòè, ïîëó÷èì
E (T, i) = T1 � T2 � ¬T3,
ãäå T1, T2, T3 — çíà÷åíèÿ áèòîâ äâîè÷íîãî ðàçëîæåíèÿ ÷èñëà i = 6.
Ïîëàãàåì, ÷òî
X&X = X, X&1 = X, X&Z = X, X&0 = 0, 1&1 = 1, 1&0 = 0,
0&0 = 0, Z&Z = Z.
Ïîëó÷àåì ñëåäóþùèå ñîîòíîøåíèÿ:
FG1 = G1 & ¬ R3
R1 & ¬ G3
G2 & (¬ R1
¬ R2
¬ R3
¬ R4)
R2 &
& (¬ G1
¬ G2
¬ G3
¬ G4), FG2 = G2 & R2, FG3 = G3
R3, FG4 = G4.
(2)
Òîãäà â êà÷åñòâå F ïðè èòåðàöèîííîì ðåøåíèè ñèñòåìû áóëåâûõ óðàâíåíèé
âèäà Xn+1 = M � F (Xn) ìîæåì èñïîëüçîâàòü ñèñòåìó ñîîòíîøåíèé ìåæäó
êîìïîíåíòàìè ñèãíàëîâ â ñõåìå (2). Ýòà ñèñòåìà ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü
ïàðàëëåëüíîå ñìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå ñõåì, ñîñòîÿùèõ èç ïåðåêëþ÷à-
òåëüíûõ ïðèìèòèâîâ è âåíòèëåé, òàêèõ êàê èíâåðòîð è ýëåìåíò AND:
FG1= ( G1� PS3)
(I�G1), FG2 = (G2� PS3)
(I�G3),
FG3 = (G3� PS3)
(I�G2), FG4 = (G4� R8)
(I�G4),
FH1 = (H1� PS2)
(I � H1), FH2 = (H2 � PS2
H1� P3)
(I � H2),
FH3 = (H3 � PS3)
(I � H3), FH4 = (H4 � PS3)
(I � H4).
Çäåñü äëÿ óïðîùåíèÿ ïðèíÿòû òàêèå îáîçíà÷åíèÿ:
P1= T1� R2� T2;
P2 = ¬T2 � T1� R3;
À. È. Àíäðþõèí
60 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
3
3
4 4
2
2
1
11
a á
1
1
2
2
26
6
9 9
5
5
7
78 8
Ðèñ. 2. Ñõåìà ðåàëèçàöèè Ñ-ýëåìåíòà Ìþëëåðà: à — ñìåøàííîå ïðåäñòàâëåíèå; á —
ïåðåêëþ÷àòåëüíûé óðîâåíü
P3 = ¬(T1
T2);
PS2 = ¬P1
T2 � T1� R3;
PS3 = PS2
¬(T1
T2), I = T1 � T2 � T3.
Ïåðâûé äèçúþíêò â ïðàâîé ÷àñòè (2) îïðåäåëÿåò ñîîòíîøåíèÿ â ñõåìå,
ãäå âîçìîæíî íàëè÷èå n-, p- è íàãðóçî÷íûõ(ðåçèñòîð) òðàíçèñòîðîâ [19].
Âòîðîé äèçúþíêò îïðåäåëÿåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ïñåâäîòðàíçèñ-
òîðà-èíâåðòîðà. Àíàëîãè÷íî âíîñÿòñÿ â ñèñòåìó ñîîòíîøåíèé è äèçúþíê-
òû äëÿ äâóõâõîäîâûõ âåíòèëåé È-ÍÅ, ÈËÈ, È. Âåíòèëè ñ ÷èñëîì âõîäîâ
áîëåå äâóõ ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå êîìáèíàöèé áàçîâûõ ïðèìèòèâíûõ
âåíòèëåé. Èõ îïèñàíèå è âíåñåíèå â ïåðåêëþ÷àòåëüíóþ ïðîöåäóðó îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ýêñïàíäåðà.
Ïðèìåðû ðàñ÷åòà. Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíà ñõåìà, ðåàëèçóþùàÿ Ñ-ýëå-
ìåíò Ìþëëåðà ñìåøàííûì è ïåðåêëþ÷àòåëüíûì ñïîñîáîì [24]. Ðåçóëü-
òàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ïðèâåäåíû â òàáë. 1. Ñìåøàííîå îïèñàíèå èìååò âèä
Q1={1, 2, 3, 2, 1, 5, 4}, Q2 ={2, 2, 2, 3, 3, 2, 2}, Q3 ={1, 2, 3, 4, 4, 4, 5},
T = {3, 3, 3, 2, 3, 7, 7},
Cìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå öèôðîâûõ ñèñòåì íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 61
Íî-
ìåð
íàáî-
ðà
×èñ-
ëî
èòå-
ðàöèé
Çíà÷åíèå ñèãíàëà â óçëå ñõåìû
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 5 D1 D0 D0 D0 D1 D1 D1 CX D1 D1 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D0 D1
2 7 D1 D0 D1 D1 D0 D1 D1 D1 D1 D1 D0 D0 D0 D0 D1 D1 D0 D1
3 6 D1 D1 D0 D1 D1 D0 D0 D0 CX D1 D1 D1 D0 D1 D1 D1 D1 D0
4 7 D1 D1 D1 D0 D0 CX CX D0 CX D1 CX CX D0 D0 D1 D1 CX D0
5 5 D0 D0 D0 D0 D1 D1 CX CX D1 D1 D0 D0 D0 CX CX D1 D0 D1
6 7 D0 D0 D1 D1 D0 D1 CX CX D1 D1 D0 D0 D0 D0 CX D1 D0 D1
7 5 D0 D0 D0 D1 D0 D1 CX CX D1 D1 D0 D0 D0 CX CX D1 D0 D1
8 7 D0 D1 D1 D0 D1 D1 CX D0 D1 CX CX D0 CX D0 D0 CX D0 CX
Òàáëèöà 2
Íîìåð
íàáîðà
×èñëî
èòåðàöèé
Çíà÷åíèå ñèãíàëà â óçëå ñõåìû
3 4 5 6 7 8 9
1 2 D1 D0 CX CX CX D0 CX
2 4 D0 D0 D1 D0 D0 CX D1
3 2 D0 D1 D1 D0 D0 D1 D1
4 4 D1 D1 D0 D1 D1 D1 CX
5 2 D0 D1 D0 D1 D1 D0 D1
Òàáëèöà 1
à ïåðåêëþ÷àòåëüíàÿ ìîäåëü — ñëåäóþùèé âèä:
Q1 = {1, 2, 3, 1, 1, 2, 2, 1, 2}, Q2 ={2, 2, 2, 3, 3, 5, 5, 4, 4},
Q3={1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5}, T ={3, 3, 3, 3, 3, 2, 2, 3, 2}.
Ðàññìîòðèì ñõåìó ñìåøàííîãî âèäà (ðèñ. 3) èç ðàáîòû [25], â êîòîðîé
îïèñàíû ðàçëè÷íûå ðåàëèçàöèè ñîâðåìåííûõ ýëåìåíòîâ ïàìÿòè ñ âûñîêîé
÷àñòîòîé ñèíõðîíèçèðóþùèõ ñèãíàëîâ. Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ýòîé
ñõåìû ïðèâåäåíû â òàáë. 2.
Ñðàâíèòåëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ìîäåëèðîâàíèÿ ñõåì èç ýòàëîíà
ISCAS-89 íà 50-òè ñëó÷àéíûõ íàáîðàõ íà êîìïüþòåðå ñ äâóìÿ ïðîöåññîðàìè
À. È. Àíäðþõèí
62 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
3
3
4
Clk
Clk
Clk3 Clk4
Clk1
Clk1
D
D
4
12
11
10
19
13
18
17
16
15
20
Q
6
9
5
5
7
8
Ðèñ. 3. Ñõåìà òðèããåðà, óïðàâëÿåìîãî äâîéíûì ôðîíòîì
Èìÿ
ñõåìû
×èñëî
ýëåìåíòîâ/
âõîäîâ/
âûõîäîâ
×èñëî
èíâåðòîðîâ/
òðèããåðîâ
Ñðàâíèòåëüíûå õàðàêòåðèñòèêè
ìîäåëèðîâàíèÿ íà óðîâíå
ëîãèêî-ôóíêöèîíàëüíîì ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
×èñëî
óçëîâ/çàïèñåé
TÌÎÄ, ñ ×èñëî
óçëîâ/çàïèñåé
TÌÎÄ, ñ
S13207
S15850
S35932
S38417
S38584
8620/33/121
10369/16/87
17793/37/320
23815/30/106
20705/14/258
5378/669
6324/597
3861/1728
13470/1636
7805/1452
23267/45735
23432/43220
68269/144839
59178/116667
54778/109160
14
13
24
37
30
25559/58309
27123/61188
77485/177500
66906/153443
64693/148513
15
17
32
44
39
Òàáëèöà 3
E6300 ñ ÷àñòîòîé 1,86 Ããö ïðåäñòàâëåíû â òàáë. 3.  ñëó÷àå ñìåøàííîãî
îïèñàíèÿ èñïîëüçîâàíû âñå äâóõâõîäîâûå âåíòèëè AND, OR è èíâåðòîðû.
Âûâîäû. Ïðåäëîæåííûé ïîäõîä ïî ñðàâíåíèþ c èçâåñòíûì ñïîñîáîì
ó÷åòà îñîáåííîñòåé ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ â ñèñòåìå
Verilog ñ ïîìîùüþ àòðèáóòà Strength èìååò ñëåäóþùèå ïðåèìóùåñòâà:
1) ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü òåñòû äëÿ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ ìîäåëüíûõ íå-
èñïðàâíîñòåé ïåðåêëþ÷àòåëüíîãî óðîâíÿ, ÷òî âåñüìà çàòðóäíèòåëüíî âû-
ïîëíèòü íà îñíîâíîì ëîãèêî-âåíòèëüíîì óðîâíå, ïðèíÿòîì â Verilog [17, 20];
2) ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü äèàãíîñòè÷åñêèå òåñòû, ëîêàëèçóþùèå ìåñòî-
ïîëîæåíèå ðåàëüíûõ äåôåêòîâ íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå, ÷òî ïðàêòè-
÷åñêè íåâîçìîæíî âûïîëíèòü íà âåíòèëüíîì óðîâíå;
3) ïîñêîëüêó ñìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ èòåðàöèîí-
íûì ðåøåíèåì ñèñòåìû áóëåâûõ óðàâíåíèé, ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ðàñ-
ïàðàëëåëèâàíèÿ âû÷èñëåíèé, òàê êàê áóëåâû âûðàæåíèÿ ÿâëÿþòñÿ èäåàëü-
íûìè îáüåêòàìè äëÿ ýòîãî.
Ïðèâåäåííûå õàðàêòåðèñòèêè ìîäåëèðîâàíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþò îá
ýôôåêòèâíîñòè ðåàëèçîâàííîãî ðåøåíèÿ ïîñòàâëåííîé ïðîáëåìû.
Peculiarities of modeling at switching and logic-functional levels have been considered and com-
paratively analyzed. Modeling problems and methods at the above levels have been considered in
brief. A possibility of modeling the serviceable digital circuits and those with failures under their
mixed representation at the above levels has been investigated.
1. Zimmermann R., Fichtner W. Low-Power Logic Styles: CMOS Versus Pass-Transistor
Logic// IEEE Journal of Solid-State Circuits. — 1997. — Vol. 32, ¹. 7.
2. Beiu V., Member S., Quintana J. M., Avedillo M. J. VLSI Implementations of Threshold
Logic—A Comprehensive Survey// IEEE Transactions on Neural Networks. — 2003. —
Vol. 14, ¹ 5. — Ð. 1217—1243.
3. Chandy K. M., Misra J. Asynchronous Distributed Simulation via a Sequence of Parallel
Computations/ Communications of the ACM, 24(11): 198-206, November, 1981.
4. Theodoropoulos G. Strategies for the Modeling and Simulation of Asynchronous Computer
Archictures. —University of Manchester, Department of Computer Science,1995.
5. Hong Kyu Kim. Parallel Logic Simulation on Digital Circuits. — Wright State University,
1998.
6. Âåéöìàí È. Í., Êîíäðàòüåâà Î. Ì. Òåñòèðîâàíèå ÊÌÎÏ-ñõåì // Àâòîìàòèêà è òåëå-
ìåõàíèêà. — 1991.— ¹ 2. — Ñ. 3—34.
7. Wadsack R. L. Fault Modeling and Logic Simulation of CMOS and MOS Integrated Circuits //
Bell System Technologie Jornal. — 1978. — Vol. 57. — P. 1449—1473.
8. Hayes J. P. Pseudo-Boolean Logic Circuits// IEEE Transactions on Computers. —1986. —
Vol. 35, ¹ 7. — P. 111 —114.
9. Bryant R. E. Switch-Level Model and Simulator for MOS Digital Systems // Ibid. —1984. —
Vol. 33, ¹ 2. — P. 160 —177.
10. Huang L. P., Bryant R. E. Intractability in Linear Switch-level simulation//IEEE Transac-
tions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. — 1993. — Vol. 12,
¹ 6. — P. 829 —836.
Cìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå öèôðîâûõ ñèñòåì íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 63
11. Ruan G., Vlach J., Barby J.A. Logic Simulation with Current-limited Switches //Ibid. —
1990. — Vol. 9, ¹ 2. — P.133 —141.
12. Cerny E., Gecesi J. Functional Description of Connector-switch-attenuator Networks //
IEEE Transactions on Computers. — 1988. — Vol. 37 , ¹ 1. — P. 111 —114.
13. Shih Y. -H., Kang S. -M. Analytic Transient Solution of General MOS Circuit Primitives
//IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. —
1992. — Vol. 11, ¹ 6. — P. 719 —731.
14. Yang A. T., Chang Y. -H., Saab D. G., Hajj I. N. Switch-level Timing Simulation of Bipolar
ECL Circuits // Ibid. — 1993. — Vol. 12, ¹ 4. — P. 516 —530.
15. Adler D. Switch-level Simulation Using Dynamic Graph Algorithms//Ibid. — 1991. —Vol. 10,
¹ 3. — P. 346—355.
16. Cerny E., Hayes J. P.,Rumin N. C. Accuracy of Magnitude-class Calculations in
Switch-level Modeling // Ibid. — 1992. — Vol. 11, ¹ 4. — P. 443 — 452.
17. Êèíîñèòà Ê., Àñàäà Ê., Êàðàöó Î. Ëîãè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå ÑÁÈÑ.: Ïåð. ñ ÿïîí. —
Ì. : Ìèð, 1988. — 309 ñ.
18. Politecnico di Torino ITC’99 benchkmarks, downloadable at the URL
http://www.cad.polito.it/tools/itc99.html
19. Àíäðþõèí À. È. Ïàðàëëåëüíîå ñìåøàííîå ìîäåëèðîâàíèå ÌÎÏ-ñõåì // Ñá. òð. êîíô.
«Ìîäåëèðîâàíèå-2008». Ò. 2. Êèåâ, 14—16 ìàÿ 2008. — Êèåâ : ÈÏÌÝ ÍÀÍ Óêðàèíû,
2008. — Ñ. 383—388.
20. Àíäðþõèí À. È. Ãåíåðàöèÿ òåñòîâ äëÿ ÌOÏ-ñòðóêòóð íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå //
Íàó÷. òð. Äîíåöêîãî íàöèîíàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà. Ñåð. : Èíôîðìàòèêà,
êèáåðíåòèêà è âû÷èñëèòåëüíàÿ òåõíèêà. — 2008. — Âûï. 9 (132). — Ñ. 195 —202.
21. Ïóõàëüñêèé Ã. È., Íîâîñåëüöåâà Ò. ß. Ïðîåêòèðîâàíèå äèñêðåòíûõ óñòðîéñòâ íà
èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåìàõ: Ñïðàâî÷íèê. — Ì. : Ðàäèî è ñâÿçü, 1990. — 304 ñ.
22. Àíäðþõèí À. È. Ïàðàëëåëüíîå ìíîãîçíà÷íîå ëîãè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå èñïðàâíûõ è
íåèñïðàâíûõ ïñåâäîáóëåâûõ ñõåì // Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. —1997. —19, ¹ 1. —
Ñ. 58—63.
23. Óëüìàí Äæ. Âû÷èñëèòåëüíûå àñïåêòû ÑÁÈÑ: Ïåð. ñ àíãë./Ïîä ðåä. Ï. Ï. Ïàðõîìåí-
êî. — Ì. : Ðàäèî è ñâÿçü, 1990. — 480 ñ.
24. Àíäðþõèí À. È. Ìîäåëèðîâàíèå àñèíõðîííîé ëîãèêè íà ïåðåêëþ÷àòåëüíîì óðîâíå.I. //
Íàó÷. òð. Äîíåöêîãî íàöèîíàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà: Ïðîáëåìû ìîäåëè-
ðîâàíèÿ è àâòîìàòèçàöèè ïðîåêòèðîâàíèÿ äèíàìè÷åñêèõ ñèñòåì. Âûï. 78. — Äîíåöê,
2006. — Ñ. 74—83.
25. Oklobdzija V. G. Clocking and Clocked Storage Elements in a Multi-gigahertz Ånvironment //
IBM J. Res. & Dev. — 2003. — Vol. 47, ¹. 5/6. — Ð. 567—583.
Ïîñòóïèëà 30.10.08;
ïîñëå äîðàáîòêè 15.01.09
ÀÍÄÐÞÕÈÍ Àëåêñàíäð Èâàíîâè÷, êàíä. òåõí. íàóê, ñò. íàó÷. ñîòð., äîöåíò êàôåäðû ÏÌÈ
Äîíåöêîãî íàöèîíàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà.  1973 ã. îêîí÷èë Äîíåöêèé ãîñóíè-
âåðñèòåò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìîäåëèðîâàíèå è äèàãíîñòèðîâàíèå öèôðîâûõ
ñèñòåì, ïðîáëåìû èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà è ïðîãðàììèðîâàíèÿ.
À. È. Àíäðþõèí
64 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
|