Автоматизация проектирования. Рабочая программа дисциплины

РПД МЭ СД.05-2002

Пензенский государственный университет Факультет радиоэлектроники Кафедра «Микроэлектроника»

Система методического обеспечения учебного процесса Рабочая программа дисциплины «Автоматизация проектирования» по программе подготовки инженера электронной техники по направлению 654100 – Электроника и микроэлектроника специальности 200100 – Микроэлектроника и твердотельная электроника

Пенза 2002

РПД МЭ СД.05-2002 1. Разработана на основе государственного образовательного стандарта, рабочего учебного плана, семестровых планов и примерной программы НМС УМО. Автор: доцент кафедры микроэлектроники, к.т.н., доцент ________Тамаров В.А. «__»_________2002г. 2. Рецензент: доцент кафедры микроэлектроники, к.ф.-м.н., доцент_________И.А.Аверин «___»_________2002г. 3. Внесена методической группой кафедры микроэлектроники, к.ф.-м.н., доцент__________С.П.Медведев «___»_________2002г. 4. Утверждена на заседании кафедры микроэлектроники, протокол №____ Зав. кафедрой, д.т.н., профессор _____________Р.М.Печерская «___»____________2002г.

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры - разработчика программы

РПД МЭ СД.05-2002 Система методического обеспечения учебного процесса Рабочая программа дисциплины «Автоматизация проектирования» Специальность – 200100, Микроэлектроника и твердотельная электроника Дата введения

2002

1.Область применения. Настоящая рабочая программа (далее программа) устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности по дисциплине «Автоматизация проектирования» специальности 200100 – Микроэлектроника и твердотельная электроника, участвующих в процессе изучения дисциплины. 2. Нормативные ссылки. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки специалиста-инженера электронной техники. Учебный план Пензенского ГУ по направлению 654100 – Электроника и микроэлектроника и специальности 200100, микроэлектроника и твердотельная электроника, утвержденный__17 октября 2000 г.

РПД МЭ СД.05-2002 3. Нормативная трудоемкость дисциплины. Трудоемкость дисциплины в часах, исходя из 17-недельного семестра (дробью: всего в семестре в среднем в неделю). Общая Обязательная аудиторная Лекции Лабораторные занятия Курсовое проектирование Практические занятия Семинары Самостоятельная работа студентов Аудиторная Внеаудиторная В т.ч. курсовой проект Контроль: Текущий на занятиях Защита курсового пректа с оценкой Зачет Сдача экзамена

136/8 68/4 34/2 34/2

68/4 17/1 51/3 34/2 9 семестр 9 семестр не предусмотрен 9 семестр

4. Цели и задачи дисциплины. 4.1. Целью дисциплины является научить студентов проектированию на ПЭВМ ИМС с нерегулярной структурой, а также полузаказных ИМС. 4.2. В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о языках программирования и моделирования ИМС, об основных этапах проектирования ИМС и методах их верификации, о технических требованиях к САПР БИС, знать методы решения задач компоновки, размещения и трассировки ИМС, уметь проектировать полузаказные БИС на основе базовых матричных кристаллов (БМК), иметь навыки проектирования ИМС на ПЭВМ. 5. Место дисциплины в учебном процессе. Дисциплина относится к циклу специальных дисциплин, обеспечивающих математическую и компьютерную подготовку студентов в области проектирования ИМС и БИС. Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах: «Применение ЭВМ в инженерной практике», «Математическое моделирование технологических процессов и ИМС». Основные положения дисциплины должны быть использования при дипломном проектировании.

6. Сводные данные об основных разделах дисциплины и распределения часов по видам занятий

Название раздела Введение Топологические модели Проектирование нерегулярных ИМС Языки проектирования БИС Проектирование БИС на БМК Проектирование БИС на ПЛИС

Количество часов занятий аудиторных лекционЛаборасамостояных торных тельных

Уровни изучения

4 4 6

– 2 16

4 6 8

А А В

6

4

6

А

8

8

34

В

6

4

10

Г

А – для общей эрудиции; В - для использования непосредственно в профессиональной деятельности; Г - вновь рассматриваемый раздел. 7. Лекции. 7.1. Разделы и их содержание. Введение (4 часа). Основные задачи автоматизации проектирования ИМС. Классификация ИМС с точки зрения их проектирования. Основные этапы проектирования. Классификация методов проектирования. Технические требования к САПР БИС. Принципы проектирования БИС и структура САПР БИС. Виды верификации проектов БИС. 7.1.1. Топологические модели ИМС (4 часа) и трассировки. Понятия теории графов. Графовые модели ИМС. Упорядочивание моделей ИМС. 7.1.2. Проектирование нерегулярных ИМС (6 часов). Постановка задач декомпозиции и размещения. Применение метода вектора спада к решению задач компоновки и размещения. Конструктивные и итерационные алгоритмы размещения. Трассировка элементов нерегулярных ИМС. Графовый подход к синтезу топологии ИМС. Определение частей топологии на основе циклических структур. Иерархический синтез топологии ИМС. Классификация ошибок и методы контроля топологии ИМС. Комплексный контроль топологии ИМС. Автоматизация контроля топологии ИМС. 7.1.3. Языки проектирования БИС (6 часов). Типы языков проектирования. Организация системы проектирования БИС.

Языки задания геометрии и уровня переключений. Языки отрезков и логического проектирования. Банк данных САПР БИС. Входной язык программирования. Директивы структурного описания фрагмента схемы. Алгоритмическое описание фрагмента схемы. 7.1.4. Проектирование БИС на БМК (8 часов). Гиперсетевая модель функционально-конструкторского описания и ее геометрический смысл. Методика реализации гиперсети. Принципы повышения уровня автоматизации проектирования матричных БИС. Минимизация площади БМК на этапе структурного синтеза. Формализация представления структуры вычислительного устройства на БМК. Особенности проектирования операционного и управляющего автоматов. Методы оптимизации компоновки и размещения ИМС на БМК. Трассировка матричных БИС. 7.1.5.Проектирование БИС на ПЛИС (6 часов). Универсальные логические модули для ПЛИС. Принципы построения ПЛИС. Программируемые матрицы логических элементов (ПЛМ). Структура блоков ПЛМ. Принципы проектирования БИС на основе ПЛИС и ПЛМ. 7.2. Форма проведения занятий-лекций с формулировкой промежуточных заданий и последующих выборочных опросов. 8. Практические занятия – не предусмотрены. 9. Лабораторные занятия. 9.1. Основные темы. 9.1.1. Проектирование базиса стандартных ячеек на основе КНОП технологии (4 часа). 9.1.2. Изучение среды Р-САД и возможностей ее применения для проектирования ИМС (4 часа). 9.1.3. Введение стандартных КМОП ячеек в библиотеку Р-САД (4 часа). 9.1.4. Вывод стандартных ячеек на кристалл в среде Р-САД (4 часа). 9.1.5. Предварительное размещение стандартных ячеек при проектировании ИМС (8 часов). 9.1.6. Использование среды Р-САД для проведения трассировки (10 часов). 10. Семинарские занятия – не предусмотрены. 11. Курсовая работа. 11.1. Проектирование фрагментов матричных БИС на основе КМОП БМК. 11.2. Рекомбинации по проведению. Рекомендуется предложенную систему логических уравнений, описывающих работу схемы минимизировать, а затем привести к системе, построенной на функциях НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, а в дальнейшем использовать гиперсетевую модель описания схемы.

12. Методические материалы. 12.1. Тамаров В.А. Методические указания для курсового проектирования по курсу «Автоматизация проектирования». 12.2. Тамаров В.А., Карпанин О.В. Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу «Автоматизация проектирования». 13. Учебная литература. 13.1. Основная. 1. Автоматизация проектирования БИС. В 6 кн.: Практ. пособие. Под ред. Г. Г .Казеннова. -М.: Высш. шк., 1990г. - с (30 экз.) . 2. Автоматизация проектирования матричных КМОП БИС. Под ред. А.В. Назарова. – М.: Радио и связь, 1991г. – с (2 экз.) 3. Быстродействующие матричные БИС и СБИС. Теория и проектирование. Под общей редакцией Б.Н. Файзулаева и И.И. Шагурина.-М.: Радио и связь, 1989г. – с. (4 экз.) 4. Ульман Дж.Д. Вычислительные аспекты СБИС. – М.: Радио и связь, 1990г. - с. (3 экз.) 13.2. Дополнительная. 1. Гурский Л.И., Степанец В.Я. Вычислительные аспекты СБИС.Минск.:Наука и техника, 1991г. – с. (5 экз.) 2. Ватанабэ М. и др. Проектирование СБИС. Перевод с японского.М.:Мир, 1988г. – с. (4 экз.) 3. Тамаров В.А. и др. Проектирование матричных больших интегральных схем. Учебн. пособие. – Пенза.:ППИ, 1987г. – с. (50 экз.) 4. Литвинов А.И. Проектирование на программируемых логических интегральных схемах. Методическое пособие. - Воронеж, 1966 г. – с. в библ. нет. 14. Переутвержденные программы на очередной учебный год и регистрация изменений. Учебный год

Учебная группа

Реш. каф. № протокола Дата Подпись

Решение выпускающей кафедры

Лектор

Изменение №

РПД МЭ.2. СД.09-2002

Пензенский государственный университет Факультет радиоэлектроники Кафедра «Микроэлектроника»

Система методического обеспечения учебного процесса Рабочая программа дисциплины «Автоматизация проектирования» по программе подготовки инженера – физика – микроэлектронщика по направлению 010000 – Естественнонаучному специальности 014100 – Микроэлектроника и полупроводниковые приборы

Пенза 2002

РПД МЭ СД.05-2002 3. Разработана на основе государственного образовательного стандарта, рабочего учебного плана, семестровых планов и примерной программы НМС УМО. Автор: доцент кафедры микроэлектроники, к.т.н., доцент ________Тамаров В.А. «__»_________2002г. 4. Рецензент: доцент кафедры микроэлектроники, к.ф.-м.н., доцент_________И.А.Аверин «___»_________2002г. 3. Внесена методической группой кафедры микроэлектроники, к.ф.-м.н., доцент__________С.П.Медведев «___»_________2002г. 5. Утверждена на заседании кафедры микроэлектроники, протокол №____ Зав. кафедрой, д.т.н., профессор _____________Р.М.Печерская «___»____________2002г.

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры - разработчика программы

РПД МЭ.2. СД.09-2002 Система методического обеспечения учебного процесса Рабочая программа дисциплины «Автоматизация проектирования» Специальность – 014100, Микроэлектроника и полупроводниковые приборы Дата введения

2002 г.

1.Область применения. Настоящая рабочая программа (далее программа) устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности по дисциплине «Автоматизация проектирования» специальности 014100 – Микроэлектроника и полупроводниковые приборы, участвующих в процессе изучения дисциплины. 2. Нормативные ссылки. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки специалиста - инженера - физика - микроэлектронщика. Учебный план Пензенского ГУ по направлению 010000 – Естественнонаучному и специальности 014100, микроэлектроника и полупроводниковые приборы, утвержденный_____________2002 г.

РПД МЭ.2. СД.09-2002 3. Нормативная трудоемкость дисциплины. Трудоемкость дисциплины в часах, исходя из 17 - недельного семестра (дробью: всего в семестре в среднем в неделю). Общая 102/6 Обязательная аудиторная 51/3 Лекции 34/2 Лабораторные занятия 17/1 Курсовое проектирование Практические занятия Семинары Самостоятельная работа студентов Аудиторная 17/1 Внеаудиторная 34/2 В т.ч. курсовой проект 34/2 Контроль: Текущий на занятиях Защита курсового проекта с оценкой Зачет Сдача экзамена

9 семестр 9 семестр не предусмотрен 9 семестр

4. Цели и задачи дисциплины. 4.1. Целью дисциплины является научить студентов проектированию на ПЭВМ ИМС с нерегулярной структурой, а также полузаказных ИМС. 4.2. В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о языках программирования и моделирования ИМС, об основных этапах проектирования ИМС и методах их верификации, о технических требованиях к САПР БИС, знать методы решения задач компоновки, размещения и трассировки ИМС, уметь проектировать полузаказные БИС на основе базовых матричных кристаллов (БМК), иметь навыки проектирования ИМС на ПЭВМ. 5. Место дисциплины в учебном процессе. Дисциплина относится к циклу специальных дисциплин, обеспечивающих математическую и компьютерную подготовку студентов в области проектирования ИМС и БИС. Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах: «Информатика», «Математическое моделирование технологических процессов и ИМС», «Новые информационные технологии». Основные положения дисциплины должны быть использования при дипломном проектировании.

6. Сводные данные об основных разделах дисциплины и распределения часов по видам занятий

Название раздела Введение Топологические модели ИМС Проектирование нерегулярных ИМС Языки проектирования БИС Проектирование БИС на БМК Проектирование БИС на ПЛИС

Количество часов занятий аудиторных лекционлаборасамостояных торных тельных

Уровни изучения

4 4

– 3

– 10

А А

6

10

10

В

6

–

10

А

8

4

10

В

6

–

11

Г

А – для общей эрудиции; В - для использования непосредственно в профессиональной деятельности; Г - вновь рассматриваемый раздел. 7. Лекции. 7.1. Разделы и их содержание. Введение (4 часа). Основные задачи автоматизации проектирования ИМС. Классификация ИМС с точки зрения их проектирования. Основные этапы проектирования. Классификация методов проектирования. Технические требования к САПР БИС. Принципы проектирования БИС и структура САПР БИС. Виды верификации проектов БИС. 7.1.1. Топологические модели ИМС (4 часа) и трассировки. Понятия теории графов. Графовые модели ИМС. Упорядочивание моделей ИМС. 7.1.2. Проектирование нерегулярных ИМС (6 часов). Постановка задач декомпозиции и размещения. Применение метода вектора спада к решению задач компоновки и размещения. Конструктивные и итерационные алгоритмы размещения. Трассировка элементов нерегулярных ИМС. Графовый подход к синтезу топологии ИМС. Определение частей топологии на основе циклических структур. Иерархический синтез топологии ИМС. Классификация ошибок и методы контроля топологии ИМС. Комплексный контроль топологии ИМС. Автоматизация контроля топологии ИМС. 7.1.3. Языки проектирования БИС (6 часов). Типы языков проектирования. Организация системы проектирования БИС.

Языки задания геометрии и уровня переключений. Языки отрезков и логического проектирования. Банк данных САПР БИС. Входной язык программирования. Директивы структурного описания фрагмента схемы. Алгоритмическое описание фрагмента схемы. 7.1.4. Проектирование БИС на БМК (8 часов). Гиперсетевая модель функционально-конструкторского описания и ее геометрический смысл. Методика реализации гиперсети. Принципы повышения уровня автоматизации проектирования матричных БИС. Минимизация площади БМК на этапе структурного синтеза. Формализация представления структуры вычислительного устройства на БМК. Особенности проектирования операционного и управляющего автоматов. Методы оптимизации компоновки и размещения ИМС на БМК. Трассировка матричных БИС. 7.1.5.Проектирование БИС на ПЛИС (6 часов). Универсальные логические модули для ПЛИС. Принципы построения ПЛИС. Программируемые матрицы логических элементов (ПЛМ). Структура блоков ПЛМ. Принципы проектирования БИС на основе ПЛИС и ПЛМ. 7.2. Форма проведения занятий-лекций с формулировкой промежуточных заданий и последующих выборочных опросов. 8. Практические занятия – не предусмотрены. 9. Лабораторные занятия. 9.1. Основные темы. 9.1.1. Проектирование базиса стандартных ячеек на основе КНОП технологии (2 часа). 9.1.2. Изучение среды Р-САД и возможностей ее применения для проектирования ИМС (2 часа). 9.1.3. Введение стандартных КМОП ячеек в библиотеку Р-САД (2 часа). 9.1.4. Вывод стандартных ячеек на кристалл в среде Р-САД (2 часа). 9.1.5. Предварительное размещение стандартных ячеек при проектировании ИМС (4 часов). 9.1.6. Использование среды Р-САД для проведения трассировки (4 часов). 10. Семинарские занятия – не предусмотрены. 11. Курсовая работа. 11.1. Проектирование фрагментов матричных БИС на основе КМОП БМК. 11.2. Рекомбинации по проведению. Рекомендуется предложенную систему логических уравнений, описывающих работу схемы минимизировать, а затем привести к системе, построенной на функциях НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, а в дальнейшем использовать гиперсетевую модель описания схемы.

12. Методические материалы. 12.1. Тамаров В.А. Методические указания для курсового проектирования по курсу «Автоматизация проектирования». 12.2. Тамаров В.А., Карпанин О.В. Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу «Автоматизация проектирования». 13. Учебная литература. 13.1. Основная. 1. Автоматизация проектирования БИС. В 6 кн.: Практ. пособие. Под ред.Г.Г.Казеннова.-М.: Высш.шк., 1990г. – с. (30 экз.) 2. Автоматизация проектирования матричных КМОП БИС. Под ред.А.В.Назарова. – М.: Радио и связь, 1991г. – с. (2 экз.) . 3. Быстродействующие матричные БИС и СБИС. Теория и проектирование. Под общей редакцией Б.Н. Файзулаева и И.И. Шагурина.-М.: Радио и связь, 1989г. – с. (4 экз ). . 4. Ульман Дж.Д. Вычислительные аспекты СБИС. – М.: Радио и связь,1990г. - с. ( 3 экз.) 13.2. Дополнительная. 1. Гурский Л.И., Степанец В.Я. Вычислительные аспекты СБИС.Минск.:Наука и техника, 1991г. – с. ( 5 экз.) 2. Ватанабэ М. и др. Проектирование СБИС. Перевод с японского.М.:Мир, 1988г. – с. (4 экз.) 3. Тамаров В.А. и др. Проектирование матричных больших интегральных схем. Учебн. Пособие. – Пенза.:ППИ, 1987г. – с. (50 экз.) 4. Литвинов А.И. Проектирование на программируемых логических интегральных схемах. Методическое пособие. - Воронеж, 1966г. – с. в библ.нет. 14. Переутвержденные программы на очередной учебный год и регистрация изменений. Учебный год

Учебная группа

Реш. каф. № протокола Дата Подпись

Решение выпускающей кафедры

Лектор

Изменение №