Процессор логического моделирования (ПЛМ)

Г.А. Егоров, Н.Л. Прохоров

ПЛМ является специализированным вычислителем для ускоренного моделирования цифровых схем с целью их верификации на этапе проектирования, а также разработки контроля качества (полноты) тестов производственного и эксплуатационного контроля.

Область применения ПЛМ – системы автоматизированного проектирования (САПР) СБИС. В этих ПЛМ используется в качестве периферийного процессора, работающего под управлением главной ЭВМ САПР. Сопряжение процессора с ЭВМ осуществляется с помощью входящего в его комплект интерфейсного блока. Имеются варианты блоков для подключения к интерфейсу «Общая шина» (UNIBUS) ЭВМ типа СМ 1700, СМ 1705, «Электроника‑82», а также VAX фирмы DEC.

ПЛМ выполняет событийное временное моделирование схем на уровне логических элементов (вентилей), на переключательном (транзисторном) уровне и функциональное моделирование оперативных и постоянных ЗУ.

По сравнению с ЭВМ общего назначения процессор обеспечивает ускорение моделирования в среднем в 1000 раз.

ПЛМ имеет специальную потоковую (конвейерную) архитектуру, приспособленную к решаемой задаче. Все основные функции, составляющие процесс моделирования, реализуются чисто аппаратно. Процессор содержит встроенные локальные ЗУ для хранения описания и текущего состояния моделируемой схемы, средства логической обработки данных, буферы для обмена с ЭВМ и местное управление, обеспечивающее аппаратную интерпретацию однопроходного событийного алгоритма моделирования.

Наличие указанного набора средств обеспечивает высокую степень автономности процессора при решении задач моделирования. Программа ЭВМ осуществляет только загрузку описания схемы в процессор и инициирует процесс передачи наборов входных сигналов схемы и выборки вычисленных наборов выходных сигналов.

ПЛМ состоит из двух сопроцессоров: сопроцессора моделирования и сопроцессора управления обменом данных с главной ЭВМ. Сопроцессор управления обменом имеет специальный интерфейс для подключения до 14 дополнительных сопроцессоров моделирования. В этом случае он организует их параллельную работу с обменом входными и выходными событиями в каждый момент модельного времени.

Технические характеристики

• Типы базовых элементов (примитивов), используемых для внутреннего представления моделируемой схемы, – любые логические вентили и многокаскадные комбинационные элементы, имеющие до 6 входов и один выход, монтажные функции «И», «ИЛИ». Различные ключи (транзисторы, триггеры, элементы ЗУ и др.
• Число значений, представляющих логические сигналы на входах и выходах базовых элементов, – до 16. Типовой алфавит значений: 0, 1, X, Z с четырьмя градациями силы сигнала для каждого значения.
• Способ задания функций базовых элементов в двоичной и многозначной логике – с помощью загружаемых в процессор таблиц истинности.
• Способ задания временных характеристик элементов – с помощью двух значений инерциальной задержки (переключения выхода в «0» и в «1»), выбираемых для каждого элемента в диапазоне от нуля до 255 единиц времени.
• Объём моделируемой схемы – до 64 тыс. элементов (примитивов) и до 0,5 Мбит памяти (RAM и ROM).
• Средняя производительность (при среднем коэффициенте разветвления выходов элементов схемы – 2,5) – 1 млн событий/с или в пересчёте на операции ЭВМ общего назначения – около 1 млрд оп./с.
• Дополнительные функции, реализуемые в процессе моделирования: обнаружение временной некорректности поведения схем, конфликтов на шинах, генерации, слежение за состоянием элементов схемы для прерывания моделирования по заданному состоянию, подготовка статистических данных об активности элементов схемы, производительности и степени полезной загрузки процессора.
• Питание – однофазная сеть 220В 50 Гц.
  Потребляемая мощность – 500 ВА.
• Габаритные размеры – 590×440×280 мм.
• Масса – 40 кг.

ПЛМ поддерживается прикладным пакетом программ организации моделирования (ПОМ), который обеспечивает локальную базу данных моделирования, общее управлением процессором и его связь с базой данных САПР. Для введения ПЛМ в программную среду конкретных систем в ПОМ предусмотрен сменный интерфейсный модуль.

Сравнение с ПЛМ аналогичными процессорами временного событийного моделирования приводится в следующей таблице по состоянию на 1990 год.

Основные разработчики – Б.Г. Сергеев, Б.М. Басок, М.А. Бродский.

из статьи «Семейство малых ЭВМ (СМ ЭВМ)»
Помещена в музей с разрешения авторов 29 сентября 2016