2 2 ИЕРАРХИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ МОДЕЛИРОВАНИЯ

2. 2 ИЕРАРХИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ДЕКОМПОЗИЦИИ.

УРОВНИ ИЕРАРХИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Уровни иерархии системный процессорный регистровый вентильный Структурные примитивы микропроцессоры, память, порты… БИС дешифраторы регистры СИС логические счетчики элементы, АЛУ триггеры блоки устройства узлы элементы транзисторный ЭРЭ кремниевый топологические фигуры

РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ДЕКОМПОЗИЦИИ Уровни иерархии Виды моделирования системный системное процессорный регистровый функциональнологическое вентильный транзисторный схемотехническое кремниевый компонентное

МОДЕЛЬ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С ПРИМЕР преобразования модели Модель с распределенными ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ технического объекта (МОП-ТРАНЗИСТОРА) параметрами компонентного вида к НА КОМПОНЕНТНОМ УРОВНЕ схемотехническому. Поперечное сечение Исток металлизация Затвор Сток -U канал p+ + области примесной проводимости + + + p+ + + + Подложка + изоляция

ПЕРЕХОД К СХЕМОТЕХНИЧЕСКО МУ УРОВНЮ p+ Исток канал p+ Сток Затвор r C Модель с сосредоточенными параметрами Подложка

Схема замещения МОП-транзистора Исток Затвор Подложка Сток

ВИДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЕЙ ДЕКОМПОЗИЦИИ системное функционально -логическое Математический Взаимодействие аппарат на уровне… схемотехническое дифференциальные и электрических сигналов: алгебраические токов и напряжений уравнения компонентное электрических зарядов: уравнения в частных электронов и дырок производных

ПРИМЕР ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ВИДА К ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКОМУ. Модель схемотехнического уровня – принципиальная схема элемента И-НЕ +E Uc Ua U

Структурный примитив информационной модели: Физическая система: +E Uc Ua Ub a b & c

Физические переменные: Логические переменные: a, b, c Непрерывная система: Дискретная система: пе не реме пр ер нные ыв ны Ua , Ub , Uc U время непрерывно a, b, c t 1 переменные дискретны t 0 время дискретно такт

Физическая система: • поведение подчиняется законам электродинамики • … и описывается системой ДУ Информационная модель: • описывается математической логикой:

ВИДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЕЙ ДЕКОМПОЗИЦИИ системный функционально -логический схемотехнический компонентный Математический Взаимодействие нааппарат уровне… булева алгебра, цифровые информационных автоматы, булевых переменных, характеристические абстрактных переменных уравнения и передаточные функции электрических и алгебраическиесигналов: токов и напряжений дифференциальные уравнения

ВИДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЕЙ ДЕКОМПОЗИЦИИ системный функционально -логический схемотехнический компонентный Математический Взаимодействие на аппарат уровне… задач, запросов, модели массового пакетов обслуживания, алгоритмические модели

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРУКТУРНЫХ ПРИМИТИВОВ Уровни иерархии системный процессорный Взаимодействие на уровне… заявок, транзактов, пакетов регистровый байтов, машинных слов вентильный двоичных сигналов: битов транзисторный кремниевый электрических сигналов: токов и напряжений электрических зарядов: электронов и дырок

КОНЦЕПЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР Иерархический подход или концепция слойной структуры ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ: • «уровень» ( «слой» ) • «отношение иерархии» Теоретико-автоматная концепция ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ: • «состояние» • «переход» t 1 P 2 t 2 P 3 t 3

Концепции, используемые для описания функциональных структур (продолжение) Теоретико-графовая концепция ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ: x(t) 1 z(t) f(t) 2 • «узлы» • «дуги» Концепция массового обслуживания ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ: • «ресурс» • «заявка» M/M/m/r 1…r 1 … m y(t)