Elektron dizaynın avtomatlaşdırılması

Elektron Dizaynın Avtomatlaşdırılması () — elektron cihazların və inteqral sxemlərin (IC-lərin) dizayn prosesini avtomatlaşdırmaq üçün istifadə edilən proqram və alətlər toplusudur. Bu alətlər elektron sxemlərin və sistemlərin layihələndirilməsi, təhlili, test edilməsi və optimallaşdırılması proseslərini sürətləndirir. EDA texnologiyası müasir elektronik istehsalda kritik rol oynayır, çünki mürəkkəb dizaynların əl ilə həyata keçirilməsi vaxt aparıcı və səhvlərə açıqdır.

 Əsas mərhələləri və komponentləri 
 Davranış və funksional modelləşdirmə  
Bu mərhələdə dizaynerlər sistemin iş prinsiplərini və funksiyalarını yüksək səviyyədə modelləşdirirlər. Yüksək səviyyəli dillərdən (məsələn, VHDL və ya Verilog) istifadə edərək ilkin sxematik təsvirlər yaradılır.
Sxem səviyyəsində dizayn 
Sxematik dizayn mərhələsində əsas elementlər — tranzistorlar, qapılar, qarşılaşdırıcılar – birləşdirilərək arzu olunan funksiyanı yerinə yetirən sxemlər yaradılır.BTV RTL Linting.  Retrieved January 2, 2023 Bu prosesdə simulyasiya alətləri sxemin düzgün işləməsini təmin etmək üçün istifadə olunur.
Fiziki maket və topologiya dizaynı  
Sxem təsdiqləndikdən sonra fiziki maket mərhələsinə keçilir. Burada komponentlərin, naqillərin və digər elementlərin inteqral sxem üzərində yerləşməsi və optimal həllərinin seçilməsi həyata keçirilir. Yer optimizasiyası, sinyal yollarının təhlili və hətta istilik yayılması kimi faktorlar bu mərhələdə vacibdir.
Simulyasiya və test 
EDA simulyasiya alətləri dizaynın müxtəlif şərtlər altında necə işləyəcəyini yoxlayır və hər hansı səhvləri öncədən aşkarlayır. Analizlər elektrik xüsusiyyətlərini, istilik performansını və fiziki dizayn limitlərini əhatə edir. Bu mərhələ testlərdə vaxt və xərcləri azaltmağa kömək edir.
 Məntiqin sintezi və optimizasiya  
Bu mərhələdə dizayn yüksək səviyyəli təsvirlərdən fiziki sxematiklərə çevrilir. Alətlər hər bir dizaynın tələblərinə uyğunlaşdıraraq sintez prosesi vasitəsilə komponentlər arasındakı əlaqələri optimallaşdırır.

EDA-nın tətbiqi ilə dizayn prosesləri sürətlənir, səhv sayı azalır və müasir elektron cihazların daha sürətli, daha kiçik və daha effektiv istehsalı mümkün olur.

 Tarixi 
Elektron Dizaynın Avtomatlaşdırılması (EDA) tarixi 1960-cı illərdən başlayır və bu günə qədər böyük irəliləyişlər keçərək elektronika və mikroelektronika sahələrində inqilabi inkişaflara səbəb olmuşdur.

 Əllə dizayn dövrü (1950–1960-cı illər) 
1950-ci illərdə elektron sxemlərin dizaynı əsasən əllə aparılırdı. Kompüterlər olmadan, mühəndislər tranzistorları və komponentləri kağız üzərində yerləşdirir və əl ilə analiz edirdilər. Əsasən kağız, qələm və hətta hökmlər kimi əl alətlərindən istifadə olunurdu. Bu metodla inteqral sxemlər (IC-lər) yaratmaq çox vaxt aparırdı və səhvlərə meyilli idi.
 Kompüter dəstəkli dizaynın yaradılması (1960-cı illərin sonları) 
1960-cı illərin sonlarında ilk kompüter dəstəkli dizayn (CAD) proqramları yaranmağa başladı. IBM və Bell Labs kimi şirkətlər elektron sxemləri analiz etmək və modelləşdirmək üçün sadə kompüter proqramları hazırladılar. SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) proqramının inkişafı 1973-cü ildə Kaliforniya Universiteti tərəfindən həyata keçirildi və sxemlərin analizində inqilab yaratdı. SPICE sxemlərin elektrik performansını simulyasiya etməyə və optimallaşdırmağa imkan verirdi.
 Əsas EDA alətlərinin inkişafı (1970–1980-ci illər) 
1970-ci illərdə tranzistor sıxlığı artmağa başladı və bu, daha mürəkkəb dizayn metodlarına ehtiyacı ortaya çıxardı. Bu dövrdə sxematik ələsk və layout dizaynları üçün kompüter vasitələri inkişaf etdirildi. Mentor Graphics, Cadence və Synopsys kimi EDA şirkətləri yarandı və ilk kommersiya EDA alətləri satışa çıxdı. Bu alətlər dizaynları bir çox mərhələdə – sxematik dizayn, simulyasiya və layoutda həyata keçirərək daha böyük miqyaslı IC-lərin hazırlanmasını asanlaşdırdı. 
 VHDL və Verilog dillərinin yaranması (1980-ci illərin ortaları) 
1980-ci illərdə məntiqi dizaynların təsvirini yüksək səviyyədə təyin etmək üçün yeni proqramlaşdırma dillərinə ehtiyac yarandı. Bu dövrdə ABŞ Müdafiə Nazirliyi tərəfindən VHDL (VHSIC Hardware Description Language) və daha sonra Verilog dilləri yaradıldı. Bu dillər vasitəsilə yüksək səviyyəli məntiq sxemləri təsvir edilə və sonra avtomatik olaraq tranzistor səviyyəsində reallaşdırıla bilərdi. Bu dillər dizayn prosesini sürətləndirdi və daha çevik hala gətirdi. 
 Sintez və fiziki dizayn alətlərinin inkişafı (1990-cı illər) 
1990-cı illərdə texnologiyanın inkişafı nəticəsində məntiqin sintezi (logic synthesis) və fiziki layout üçün EDA alətləri genişləndi. Dizayn sintezi vasitəsilə yüksək səviyyəli təsvirlər tranzistor və qapı səviyyəsində sxemlərə çevrilir, fiziki dizayn alətləri isə sxemlərin fiziki inteqral sxem üzərində yerini müəyyən edir. Bu dövrdə EDA alətləri getdikcə daha çox avtomatlaşdırılır və çox qatlı sxemlərin hazırlanması mümkündür.

 Nanometr texnologiyalara keçid və inteqrasiya (2000-ci illər və sonrası) 
2000-ci illərdən etibarən tranzistor ölçüləri nanometr səviyyəsinə çatdı və çoxnüvəli prosessorlar, FPGA-lar (Field-Programmable Gate Arrays) kimi daha mürəkkəb sxemlərin dizaynı ön plana çıxdı. EDA alətləri yeni təbəqələrdə sxemləri simulyasiya etmək və təkmilləşdirmək üçün daha effektiv oldu. Bulud hesablama texnologiyası ilə də böyük məlumatların təhlili və optimallaşdırılması təmin edildi.
 Süni intellekt və maşın öyrənməsi ilə yeni nəsil EDA (2020-ci illər və sonrası) 
Bu gün EDA alətləri süni intellekt və maşın öyrənməsi texnologiyaları ilə dəstəklənir. Maşın öyrənməsi ilə sürətli optimallaşdırma və simulyasiya həyata keçirilir, dizayn müddətləri qısaldılır və səhvlərin qarşısı daha erkən mərhələlərdə alınır. Bu alətlər artıq bir neçə milyon tranzistordan ibarət mürəkkəb sxemləri dizayn etmək və optimallaşdırmaq üçün çox geniş imkanlar təklif edir.

EDA-nın bu inkişafı sayəsində müasir elektron cihazların daha sürətli, daha kiçik və daha enerjiyə qənaətcil olması təmin edilir.

 İstinadlar 

 Ədəbiyyat 

 http://www.staticfreesoft.com/documentsTextbook.html  Computer Aids for VLSI Design by Steven M. Rubin
 Fundamentals of Layout Design for Electronic Circuits, by Lienig, Scheible, Springer, , 2020
 VLSI Physical Design: From Graph Partitioning to Timing Closure, by Kahng, Lienig, Markov and Hu, , 2022
 Electronic Design Automation For Integrated Circuits Handbook, by Lavagno, Martin, and Scheffer, , 2006
 The Electronic Design Automation Handbook, by Dirk Jansen et al., Kluwer Academic Publishers, , 2003, available also in German  (2005)
 Combinatorial Algorithms for Integrated Circuit Layout, by Thomas Lengauer, , Teubner Verlag, 1997.

Kateqoriya:İnformatika
Kateqoriya:Elektron dizayn
Kateqoriya:Elektron dizaynın avtomatlaşdırılması