Entwicklungssystematik digitaler Schaltungen
- Phasenmodell zur Entwicklung digitaler Schaltungen/Mikroelektronik
Das obere Bild zeigt das Phasenmodell der Entwicklung digitaler Schaltungen. Ausgangspunkt jeder Schaltungsentwicklung ist die Spezifikation der Entwicklungsaufgabe. In der Spezifikationsphase formuliert der Auftraggeber seine Anforderungen und gleicht diese mit dem Schaltungshersteller bezüglich Funktionen, Kosten, Entwicklungszeit, Leistungsanforderungen etc. ab, bis eine gemeinsame Basis gefunden ist. Diese wird im Pflichtenheft festgehalten.
Die folgende Entwicklung hat das Ziel, mit möglichst geringem Zeit- und Kostenaufwand eine dem Pflichtenheft entsprechende Schaltung zur Verfügung zu stellen. In der Regel wird hierbei versucht, möglichst wenig Arbeiten „von Hand“ durchzuführen und mittels Verwendung von rechnerunterstützten Synthesewerkzeugen weitgehend automatisiert die für die Entwicklung notwendigen Modelle zu erzeugen. Beim idealen Entwurfsablauf wird ausgehend von der Spezifikation über eine Verhaltenssynthese eine Verhaltensbeschreibung der Schaltung erzeugt, die für eine Abstimmung mit dem Auftraggeber auf möglichst abstraktem Niveau vorliegen sollte. Die anschließende Struktursynthese führt – möglichst automatisch – zu einem Strukturmodell, das dann mittels Layoutsynthese automatisch in eine Vorlage für die Fertigung transformiert wird. In der Realität ist eine derart direkte und automatische Umsetzung der Schaltung über mehrere Abstraktionsebenen hinweg selten möglich. Vielmehr erfolgt in der industriellen Praxis aufgrund der vorherrschenden Komplexität ein Top-Down-Entwurf mit schrittweiser Verfeinerung über mehrere Abstraktionsebenen (unten dargestellte Grafik).
Durch die schrittweise Verfeinerung werden beim realen Entwurfsablauf Modelle erzeugt. Welche Modelle im einzelnen erstellt werden, ist spezifisch für die jeweilige Entwurfsaufgabe und zu Beginn der Entwicklung festzulegen.
Die in dem oberen Bild grau hinterlegten Phasen mit ihren zugehörigen Aufgaben symbolisieren diesen Sachverhalt. So kann beispielsweise die Struktursynthese in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung auf der Registertransferebene, auf der Logikebene oder auf der Transistorebene erfolgen. Eine komplexe Aufgabenstellung hingegen kann aber auch die Modellierung und sukzessive Verfeinerung auf allen drei Abstraktionsebenen erzwingen.
- Abstraktionsebenen beim Entwurf digitaler Schaltungen
Literatur
[GEK01] | Gausemeier, J.; Ebbesmeyer, P.; Kallmeyer, F.: Produktinnovation – Strategische Planung und Entwicklung der Produkte von morgen. Carl Hanser Verlag, München, 2001 |
