Ishning umumiy xususiyatlari Mavzuning dolzarbligi

Obʼyektiv.
Tezisning maqsadi loyiha faoliyatida turli darajadagi - rayonlashtirish, arxitekturaviy, dasturiy ta'minot va texnologik mikroelektron tizimlarning energiya samaradorligini oshirish usullarini ishlab chiqish va tadqiq qilishdan iborat bo'lib, bu ularning energiya sarfini kamaytiradi va shunga mos ravishda avtonom ishlash muddatini oshiradi.
Ushbu maqsadga erishish uchun ishda ishlab chiqish va tadqiqotlarni amalga oshirish bo'yicha quyidagi asosiy vazifalar hal qilindi:
- energiya sarfi kam bo'lgan asinxron funktsional bloklarni yaratish uchun elektron bazalarni o'z ichiga olgan raqamli asinxron tizim-on-a-chip komponentlarini qurish metodikasi;
- asinxron elementlar va funksiya bloklari bo'yicha quvvat sarfi va signal kechikishlarini hisoblashning analitik modellari;
- arxitektura darajasida energiya samaradorligini oshirish, ularning energiya samaradorligini oshirish uchun interblok operatsiyalarini optimallashtirish va tizim-on-chiplarda vazifalarni taqsimlash usullari, shuningdek, kvant uyali avtomatlashtirish asosida kam quvvat sarfiga ega bo'lgan hisoblash uskunalarini loyihalash usuli;
- kvant hujayrali automata asosida asinxron mantiq elementlarining konstruksiyalari;
- energiya tehnik asinxron mikroelektron tizimlar-on-a-chipni kompyuter yordamida loyihalash metodikasi va dasturiy ta'minoti;
- C++ tilidan foydalangan holda asinxron funksiya bloklarini loyihalash va SystemC tilidagi ta'riflar asosida qayta foydalanish uchun funksiya bloklarining VHDL ta'riflarini tuzish usullari.
O'ziga xoslik:
- raqamli asinxron tizim-on-chip komponentlarini qurish metodikasi, shu jumladan asinxron funksional bloklarni yaratishning rayonlashtirish asoslari taklif etiladi;
- energiya sarfi va signal kechikishlarini asinxron elementlar va funktsional bloklar bo'yicha hisoblashning analitik modellari olindi, energiya samaradorligini maksimal darajada oshirish uchun tranzistorlarning optimal kanal kengliklarini topish texnikasi ishlab chiqildi;
- arxitektura darajasida mikroelektron tizimlarning energiya samaradorligini oshirish usuli taqdim etiladi;
- bloklararo operatsiyalarni optimallashtirish va ularning energiya samaradorligini oshirish uchun tizimlar-on-a-chiplarda vazifalarni taqsimlash usuli ishlab chiqildi;
- kvant uyali avtomat asosida kam quvvat sarfiga ega bo'lgan hisoblash qurilmalarini loyihalash usuli taklif etildi;
- asinxron mikroelektron tizimlar-on-a-chipni kompyuter yordamida loyihalash metodikasi yaratildi;
- C++ tilidan foydalangan holda asinxron funksiya bloklarini loyihalash usuli ishlab chiqildi.
Ishda keltirilgan energiya samaradorligini oshirishning bir qator yangi muammolarini hal qilish mikro va nanoelektronikaning taniqli yutuqlari tufayli mumkin bo'ldi va ularning ta'minotiga zid kelmaydi, matematik tahlil, matematik statistika, optimallashtirish nazariyasi va eksperimental dizayn kabi amaliy fanlarning qat'iy isbotlangan xulosalariga asoslanadi. Tizim-on-a-chipning usullari, yo'nalishlari va dasturiy ta'minoti dizaynlari ularning rivojlanish tajribasiga mos keladi.
Taklif etilayotgan nazariy pozitsiyalar va yangi texnik yechimlar hisoblash tajribalari asosida sinovdan oʻtkazilgan.
Tadqiqotlar natijalari tahlil qilindi va boshqa tadqiqotchilarning ma'lum eksperimental ma'lumotlari bilan taqqoslandi.
Amaliy ahamiyati
Dissertatsiyada taklif etilgan usullarga muvofiq quyidagilar ishlab chiqildi:
- asinxron funktsional bloklarni rayonlashtirish va topologik loyihalash, shuningdek sintezlangan bloklarning energiya samaradorligini baholash algoritmlari va dasturlari;
- raqamli funktsional bloklar elementlarining konstruksiyalari, shuningdek, kvant uyali avtomatika asosidagi asinxron mantiq elementlari;
- Leonardo Spectrum CAD uchun AMS-0.8 μm element kutubxonasi asosida VLSI dizayn yo'nalishi;
- VHDL tilida xulq-atvor vakillik darajasidan EDIF formatidagi strukturaviy tavsifga qadar maxsus VLSIni loyihalash yo'nalishi;
- xulq-atvor VHDL va C ++ tavsiflaridan topologiyaga FPGAs va maxsus integratsiyalashgan elektronlar asosida ixtisoslashtirilgan VLSIning boshidan oxirigacha loyihalash yo'nalishi;
- 5503XM2 seriyali BMKga asoslangan, FPGAs asosida ishlab chiqilgan, shuningdek HP-0,5 mm elementli kutubxonasiga asoslangan maxsus integrallashgan elektron loyiha shaklida ko'p protsessorli hisoblash tizimining avtoulovchisi LSI;
- yuqori samarali video protsessorni fazoviy yuqori va past chastotali filtrlashning funktsional yadrosi;
- FPGA virtual mantiq analizatorining funksional ko'ndalagichi;
- FPGA-da tizim-on-chip uchun tasvirdagi yorqinlik farqlarining amplitudalarini aniqlash uchun fazoviy filtrlashning murakkab-funksional bloki;
- INMARSAT sun'iy yo'ldosh telekommunikatsiya tizimi uchun MAP algoritmidan foydalangan holda konvolutsion turbokod dekoderining LSI;
- 0,8 mkm silikon-on-izolyator texnologiyasi uchun statik RAM dizayni;
- tizim-on-chiplar uchun statik RAM topologiyasining kompilyatori (sintez uchun dasturiy vosita).
Muallif tomonidan ishlab chiqilgan barcha usullar, modellar va loyihalash yo'nalishlarining qo'llanilishi elektr energiyasi sarfi kam bo'lgan hisoblash mikroelektron tizimlarni yaratishga imkon yaratdi.
Tizim-on-chip dizayn faoliyatida energiya samaradorligini oshirishning taklif etilayotgan usullarini ishlab chiqish bo'yicha tadqiqot va rivojlantirish ishlari olib borildi.
Funktsional bloklarni arxitekturaviy transformatsiyalashning taklif qilingan g'oyalari mikroelektron tizimlar dizaynida qo'llaniladi.
Dissertatsiya ishida ishlab chiqilgan mikroelektron tizimlarni loyihalashning ta'minoti, usullari va yo'nalishlari Rossiya Federatsiyasi elektron sanoatining loyihalash tashkilotlarida mikroelektron asbob-uskunalarning yangi namunalarini yaratishda sifat natijalarini oshirishga imkon yaratdi.
Dissertatsiyada mikroelektron asbob-uskunalarning energiya sarfini kamaytirishning asosiy ilmiy muammosi hal etilgan. Bu muammo iqtisodiy ahamiyatga ega. Shuningdek, ilmiy asoslangan texnik yechimlar belgilangan bo'lib, uning joriy etilishi mamlakat mikroelektronika sanoatini rivojlantirishga sezilarli hissa qo'shadi va uning mudofaa qobiliyatini oshiradi.