Московский государственный университет путей сообщения
Опубликован: 06.09.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 952 / 56 | Оценка: 5.00 / 5.00 | Длительность: 35:22:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 5:

Машинные модели логических схем и управление процессом моделирования

< Лекция 4 || Лекция 5: 12 || Лекция 6 >
Аннотация: В лекции вводится компилятивное и интерпретативное представление логической схемы. Рассматривается управление процессом моделирования, описываются основные алгоритмы событийного моделирования логических схем.

Внутренние (машинные) модели схем

После ввода внешнего описания ДУ в компьютер, оно транслируется во внутреннее представление устройства, которое непосредственно используется в процессе логического моделирования. Существуют две основные формы (модели) внутреннего представления ДУ – компилятивная и интерпретативная. При компилятивной модели внешнее описание ДУ в виде структурной модели (схемы) или функциональной с использованием ЯРП транслируется в программу на некотором языке программирования (обычно ассемблере или С), которая непосредственно выполняет процесс моделирования. При интерпретативной модели внешнее описание транслируется в систему связанных таблиц, которые далее используются универсальной программой моделирования.

Компилятивная модель

В компилятивном методе моделирования описание схемы транслируется в последовательность операторов языка программирования или машинных инструкций. Например, синхронная последовательностная схема, представленная на рис.5.1 может быть транслирована в следующую программу, представленную ниже в листинге "Компилятивная модель".

Алгоритм компилятивного моделирования [39] приведен в виде псевдокода в листинге "Компилятивное моделирование". Следует обратить внимание на то, что при этом необходимо предварительно ранжировать схему по уровням. Основным преимуществом компилятивного метода моделирования является его высокое быстродействие. К недостаткам следует отнести то, что модель при изменении схемы (в процессе проектирования) каждый раз должна компилироваться заново. Здесь, как правило, используется сквозное (а не событийное ) моделирование, при котором на каждой итерации значение каждого логического элемента пересчитывается заново.

Схема для компилятивной модели

Рис. 5.1. Схема для компилятивной модели

Компилятивная модель


LDA B\\
AND Q\\
INV \\
STA E\\
OR A\\
STA F\\
STA Q\\

Кроме этого, необходимо предварительно выполнить обрыв обратных связей для последовательностных схем (для этого разработаны соответствующие алгоритмы). Но основной проблемой этого метода является учет временных задержек логических элементов. Поэтому данный метод, в основном, применяется при моделировании комбинационных и синхронных последовательностных схем. При этом, как правило, проверяется только логика, а не временные соотношения.

Интерпретативная модель

В интерпретативном методе моделирования внешнее описание схемы транслируется в систему связанных таблиц, которая далее непосредственно используется в процессе моделирования. При этом каждой схеме соответствует своя система таблиц, а сама программа моделирования является универсальной. Например, на рис.2.20 приведены таблицы, представляющие схему S27 рис.2.9. Модель состоит из трех связанных между собой таблиц: TYPES - таблица типов элементов, EL - таблица элементов, LINKS - таблица контактов. Каждая строка таблицы EL соответствует элементу схемы и содержит следующую информацию: имя элемента (столбец NAME\_EL); ссылка на таблицу типов (R\_TYPES); ссылка на таблицу контактов (R\_LINKS), указывающая начало зоны контактов данного элемента.

Компилятивное моделирование


Компилятивное моделирование (схема, входные воздействия)\\
\{\\
 Чтение внешнего описания схемы;\\
 Разрыв обратных связей (если это необходимо для схем с памятью);\\
 Упорядочивание элементов по уровням;\\
 Генерация компилятивного кода;\\
 Чтение начального значения для каждого линии схемы;\\
 FOR каждого нового входного набора}\\
 \{\\
 \text{\quad FOR каждого уровня схемы}\\
\text{ \quad \{}\\
\text{ \qquad FOR каждого логического элемента в уровне}\\ 
\text{ \qquad \{}\\
\text{ \qquad Выполнение компилятивного кода логического элемента;}\\
\text{ \qquad \}}\\
\text{ \quad \}}\\
\text{ \quad IF вновь вычисленные значения выходов и\\
 псевдовыходов обратных связей совпадают с предыдущими}\\
\text{ \quad THEN вывод результатов моделирования;}\\
\text{ \quad ELSE присваивание псевдовходам вновь
 \\ вычисленных значений псевдовыходов обратных связей}\\
 \}\\
\}
Таблица 5.1. Таблицы описания схемы S27
LINKS EL
N R\_EL CONT FLAG NAME\_EL R\_TYPES R\_LINKS
0 0 -1 1 c0 0 0
1 1 -1 1 c1 0 1
2 2 -1 1 cu 0 2
3 3 15 1 G0 1 3
4 4 37 1 G1 1 4
5 5 40 1 G2 1 5
6 6 25 1 G3 1 6
7 7 16 1 YG17 2 7
8 8 34 1 G5 3 8
9 8 30 2 G6 3 10
10 9 20 1 G7 3 12
11 9 17 2 G14 4 14
12 10 38 1 G17 4 16
13 10 39 2 G8 5 18
14 11 19 1 G15 6 21
15 11 3 2 G16 6 24
16 12 7 1 G9 7 27
17 12 32 2 G10 8 30
18 13 23 1 G11 8 33
19 13 31 2 G12 8 36
20 13 10 2 G13 8 39
21 14 29 1
22 14 41 2
23 14 26 2
24 15 28 1
25 15 6 2
26 15 18 2
27 16 35 1
28 16 24 2
29 16 21 2
30 17 9 1
31 17 14 2 TYPES
32 17 33 2 N N\_IN N\_OUT ID
33 18 11 1 0 0 1 0
34 18 8 2 1 0 1 0
35 18 27 2 2 1 0 0
36 19 22 1 3 1 1 29
37 19 4 2 4 1 1 1
38 19 12 2 5 2 1 4
39 20 13 1 6 2 1 5
40 20 5 2 7 2 1 2
41 20 36 2 8 2 1 3

В таблице TYPES каждая строка содержит справочную информацию об элементе данного типа: число входов (N\_IN), число выходов (N\_OUT), число портов (N\_PORT), число переменных состояний (N\_SOST), величина задержки (DEL) ,тип функции (ID) и т.п.

Таблица LINKS содержит информацию о контактах схемы. Каждая строка этой таблицы соответствует контакту некоторого элемента. Более того, в ней каждому элементу отведена своя зона контактов, начинающаяся со строки, указанной в R\_LINKS таблицы элементов. В начале зоны идут выходные контакты, а затем входные. Входы схемы представляются как элементы, имеющие только выходные контакты, а выходы схемы имеют только входные контакты. Столбец R\_EL содержит ссылку на таблицу элементов. В столбце FLAG поразрядно записываются различные признаки, необходимые в процессе моделирования и генерации тестов. Столбец SV содержит кодированные значения сигналов в многозначном алфавите. Столбец CONT определяет связи между контактами. Из таблицы 5.1 видно, что контакты, образующие один узел в схеме (обычно это один выходной и несколько входных контактов), связаны между собой в кольцевой список. Такая структура данных п озволяет эффективно продвигаться от входов к выходам схемы и в противоположном направлении. Информационная избыточность (значения сигналов хранятся для нескольких контактов, образующих один узел) позволяет уменьшить число пересылок при подготовке элемента к обработке и существенно ускоряет процесс моделирования. Следует отметить, что первые строки во всех таблицах соответствуют фиктивным элементам, представляющим константы 0,1,u, которые присутствуют во всех схемах независимо от того, используются они в данной схеме или нет. Эти элементы используются, например, для представления постоянных уровней напряжения 0 или 1, подаваемых на некоторые элементы.

< Лекция 4 || Лекция 5: 12 || Лекция 6 >
Дмитрий Медведевских
Дмитрий Медведевских

Добрый день  можно поинтересоваться где брать литературу предложенную в курсе ?Большинство книг я не могу найти  в известных источниках

Дмитрий Кифель
Дмитрий Кифель
Казахстан, Темиртау
Ирина Лысенко
Ирина Лысенко
Россия, Ленинград, ЛПИ, 1985