ПЛМ
1986 г.
ОСНОВНЫЕ РАЗРАБОТЧИКИ
Гробман Д.М., Сергеев Б.Г. , Басок Б.М., Бродский М.А., Березов Е.П. Вольвовский И.В., Гетманский И.М., Гусаров В.Н. Каплунов Е.А. Рабинович Ю.Г., Танетов Г.И., Тоблер Д.Ю.., Чучман В.Г.
В работах по созданию ЭВМ в Институте значительное внимание уделялось развитию методов моделирования, синтеза и анализа тестов дискретных устройств с использованием автоматизированных устройств функционального и параметрического производственного контроля. В 1970 гг. были разработаны специализированные комплексы АУПК, применявшийся при наладке типовых элементов замены (ТЭЗ) АСВТ-М, и АПК-1, применявшийся при наладке как ТЭЗ для АСВТ-М, так и при отладке блоков элементов СМ ЭВМ. АПК-1 основывался на процессоре, разработанном специально для решения задач функционального статического и параметрического допускного контроля, способном взаимодействовать с различными источниками программ контроля (перфолента, ПЗУ, накопитель на магнитной ленте). Данный процессор управлял:
- прозвонкой цепей контролируемого блока;
- приложением входных воздействий;
- логической и арифметической обработкой результатов контроля;
- формированием диагностических кодов неисправностей;
- индикацией результатов проверки.
Обмен данными между контролируемым объектом и процессором в АПК-1 осуществлялся через специальные универсальные каналы связи. Каждый канал состоял из двух подканалов: формирователя входных воздействий и компаратора эталонных и снимаемых реакций. Число каналов в зависимости от количества контактов объекта могло изменяться от 64 до 256.
Контролируемый объект подключался к АПК-1 через специальный блок сопряжения.
АПК-1 работал в автономном режиме, но была предусмотрена возможность подключения к универсальной ЭВМ через специальный адаптер.
Резкий рост объемов выпускаемых моделей СМ ЭВМ и постоянное усложнение объектов контроля потребовали обеспечения автоматизации контроля на заводах, выпускающих ЭВМ крупными сериями.
Восьмидесятые годы в СССР были отмечены значительным ростом объёмов разработки и производства БИС, СБИС и цифровых устройств, разрабатываемых на основе полузаказных (базовых матричных кристаллов, БМК) и заказных БИС и СБИС. При разработке БИС и СБИС, где возможности физического макетирования схем весьма ограничены или вообще отсутствуют, моделирование является эффективным и во многих случаях единственным инструментом верификации проекта до изготовления образцов проектируемых СБИС.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Под руководством Б.Г. Сергеева были проведены исследования, в результате которых были определены основные требования к программно-аппаратному комплексу – ускорителю моделирования цифровых схем, особенности его архитектуры и принципы построения.
Среди этих принципов следует выделить:
приспособление архитектуры комплекса к решаемым задачам;
аппаратную реализацию всех функций вместо традиционной программной реализации;
глубокое перекрытие операций в процессорах комплекса путем применения конвейерного принципа обработки данных;
использование наиболее быстрого алгоритма моделирования и его оптимизацию с учётом конвейерных операций;
обеспечение высокой степени автономности, сводящей к минимуму участие программ универсальной ЭВМ в процессе моделирования и передачи данных.
В соответствии с этими принципами первый отечественный многопроцессорный комплекс процессоров логического моделирования ПЛМ. В состав комплекса входили два конвейерных процессора аппаратного моделирования с распределенной памятью:
- процессор вентильного моделирования (ПВМ), предназначенный для двоичного сплошного и событийного моделирования на уровне вентилей типа И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ и т. д.;
- процессор функционального моделирования (ПФМ), предназначенный для двоичного событийного моделирования, как на уровне вентилей, так и на уровне функциональных узлов.
Экспериментальные данные показали, что использование таких комплексов обеспечивает ускорение моделирования более чем в 100 раз по сравнению с имеющимися в то время программными системами моделирования на ЭВМ классов ЕС-1061 и ЕС-1065. Каждый из ПВМ был рассчитан на моделирование цифровой схемы, представленной 64 000 базовых элементов (примитивов). Примитивами ПЛМ были вентили, транзисторы, резисторы, конденсаторы, триггеры, монтажные соединения И, ИЛИ, элементы одно- или четырехразрядных ЗУ емкостью до 128 Кбит. Функции примитивов задавались таблицами истинности, загружаемыми в память ПВМ. В ПВМ на аппаратном уровне был реализован алгоритм событийного временного многозначного моделирования. Алфавит моделирования включал четыре значения сигнала (0, 1, высокий импеданс, неопределенность) с четырьмя градациями силы, характеризующей выходную проводимость источника сигнала. Обработка потока событий в ПВМ осуществлялась с использованием синхронного восьмиступенного конвейера операций. Средняя скорость моделирования для одного ПВМ составляла 1 млн. событий в секунду, что примерно соответствует универсальной ЭВМ с быстродействием 10 млн. команд в секунду. При увеличении числа ПВМ до 15 скорость возрастает до 15 млн. событий в секунду, что соответствует универсальной ЭВМ с быстродействием 150 млн. команд в секунду. Для сравнения производительность программных систем событийного моделирования, реализованных на универсальных ЭВМ, в то время составляли:
- на супермини-ЭВМ – 0,5–10 тыс. событий в секунду;
- на ЭВМ среднего класса – 5–30 тыс. событий в секунду;
- на супер-ЭВМ – порядка 100 тыс. событий в секунду.
Разработан промышленный образец ПЛМ – СМ 05.13.01, содержащий пакет программ организации моделирования ПОМ, ПВМ и сопроцессор управления данными с главной ЭВМ, обеспечивающий подключение до 14 дополнительных ПВМ.
ПРИМЕНЕНИЕ
Разработка ПЛМ на выставке в НИЦЭВТ была продемонстрирована министрам: МЭП и Минрадиопрома. Представляли ее директор ИТМ и ВТ член-корреспондент АН СССР Г. Г. Рябов и начальник отделения НИЦЭВТ д. т. н. А. В. Шмит. Разработка получила высокую оценку. В 1990 г. основные разработчики УЛМ во главе с Б. Г. Сергеевым вместе с коллегами из объединения "Процессор" (Воронеж) были представлены к премии Совета Министров СССР. В 1990–1991 гг. решался вопрос о серийном изготовлении ПЛМ. Среди потенциальных заказчиков были предприятия Москвы, Зеленограда, Минска, Киева и др. Однако по понятным причинам финансирование работ было прекращено.
ПЛМПервый отечественный многопроцессорный комплекс процессоров логического моделирования ПЛМ. В состав комплекса входили два конвейерных процессора аппаратного моделирования с распределенной памятью. Экспериментальные данные показали, что использование таких комплексов обеспечивает ускорение моделирования более чем в 100 раз по сравнению с имеющимися в то время программными системами моделирования на ЭВМ классов ЕС-1061 и ЕС-1065.