Вопрос 4. Восходящее и нисходящее проектирование

ЭС относятся к сложным системам и их проектирование характеризуется высоким разнообразием проектных задач, наличием высокого числа вариантов решений, необходимостью учета большего количества факторов.

Кроме процедур детализации на иерархические уровни при блочно-иерархическом подходе к проектированию ЭС применяют расчленение представлений об изделии на ряд аспектов по характеру отображаемых свойств.

К числу основных аспектов относятся функциональный, конструкторский и топологический.

Функциональным называется аспект, связанный с описанием проектируемых действий и процессов функционального объекта.

В функциональном аспекте выделяются системный или структурный, функционально-логический, схемотехнический и компонентный уровни абстрагирования.

На системном уровне в качестве систем фигурируют комплексы, а в качестве элементов – блоки аппаратуры.

На функционально-логическом уровне эти блоки рассматриваются как системы, состоящие из элементов, в качестве которых выступают функциональные узлы.

На схемотехническом уровне эти блоки рассматриваются как системы, состоящие из схематических компонентов.

На компонентном уровне сами компоненты рассматривают как системы и рассматривают процессы, протекающие в схематических компонентах.

Конструкторскому аспекту соответствует иерархия конструктивов, включающая уровни описания компонентов изделия, дискретных элементов и микросхем и топологических фрагментов.

В технологическом аспекте рассматриваются иерархические уровни описания технологических процессов в виде маршрутов проектирования, совокупности операций и переходов.

В зависимости от того в какой последовательности выполняются проектные процедуры различают два способа проектирования:

Восходящее проектирование – это проектирование, при котором выполнение процедур низких уровней предшествует выполнению проектных процедур, относящихся к более высоким иерархическим уровням (т.е. – снизу вверх).

Нисходящее проектирование – это проектирование сверху вниз, и характеризуется противоположной последовательностью выполнения процедур.

Типичная последовательность процедур нисходящего проектирования ЭС, включает в себя:

- системно-техническое проектирование – это анализ тактико-технических требований на проектировании комплекс определенных основ принципов функционирования, разработка структурных схем.

- схемотехническое проектирование – это разработка функциональных и принципиальных схем.

- конструкторское проектирование – это выбор формы, компоновки и размещения конструктивов, трассировка межсоединений и разработка конструкторской документации.

- технологическое проектирование – это разработка маршрутов и технологической базы, выбор оснастки.

Нисходящее проектирование (рис. 3).

Рис. 3 Последовательность этапов нисходящего проектирования ЭС

Типичная последовательность процедур восходящего проектирования включает в себя (рис. 4).:

Приборно-технологическое проектирование – это выбор базовой технологии, расчёт диффузии профиля, выбор топологии компонентов.

Схемотехническое проектирование – это синтез принципиальной электрической схемы, оптимизация параметров элементов.

Функционально-логическое проектирование – это синтез логических схем, реализация памяти, синтез контролирующих и проверяющих тестов.

Конструкторско-технологическое проектирование – это размещение элементов, трассировка межсоединений, проверка соответствия топологических и электрических схем, вычерчивание послойной топологии.

Рис. 4 Последовательность этапов восходящего проектирования, характерная для проектирования интегральных схем (ИС)

При этом как при нисходящем, так и при восходящем проектировании последовательности этапов проектирования свойственен итерационный характер, при котором приближение к окончательным результатам осуществляется путём многократного выполнения одной и той же процедуры с корректировкой исходных данных.

Алгоритм получения проектного решения представлен на рисунке 5

Рис. 5 Алгоритм выполнения проектной процедуры

Анализ - процедура мысленного или реального расчленения предмета, свойства предмета или отношения между предметами (явлениями или процессами) на части и выявление взаимосвязей между этими частями.

Аналитические процедуры являются одними из главных приёмов получения новых творческих результатов.

Синтез - процедура, обратная анализу, определяющая соединение различных компонентов, сторон предмета в единое целое, которая осуществляется как в практической деятельности, так и в процессе мысленного познания действительности.

Оценка - установление соответствия качества предмета (продукта разработки) предъявляемым требованиям.