Знакомьтесь: Людмила Золоторевич. Кандидат технических наук, доцент, заведующая научно-исследовательской лабораторией математического моделирования в электронике, факультет прикладной математики Белорусского государственного университета. В свое время закончила радиотехнический, была там три года подряд Ленинским стипендиатом. Работала на заводе Орджоникидзе, прошла школу наладки ЭВМ, читала лекции по устройству одной из первых советских ЭВМ - Минск-32. Опубликовала более ста научных работ.

Она - неисправимый оптимист, считает, что отечественные технологии могут быть вполне конкурентоспособными, если направить на их развитие весь научно-технический потенциал страны.

Вот уже более пятнадцати лет Людмила - основной разработчик уникального, не имеющего аналогов на постсоветском пространстве программного комплекса под названием "Система логико-динамического моделирования и генерации тестов изделий цифровой электроники" - VLSI_SIM. Сегодня мы беседуем с ней об этой разработке и перспективах.

- Насколько я знаю, идея зародилась у вас довольно давно?

- Еще на заводе. Уже тогда для меня стало ясно, что без детального моделирования ничего серьезного спроектировать невозможно. Но начать серьезную работу в этом направлении довелось значительно позже, уже в лаборатории математического моделирования. В те времена эта "фирма" была довольно крупной, в ней работало четырнадцать человек.

Сейчас, в основном, из-за недостатка средств, штат, мягко говоря, значительно сократился. Но все же за прошедшие пятнадцать лет работы лаборатории удалось создать основную базу - так называемую "идеологию" разработки. Сейчас мы совершенствуем свои продукты. Помогают в этой работе способные студенты, аспиранты. Их труд мы стараемся, по возможности, конечно, оплачивать и всячески поощрять.

- Расскажите о вашем проекте и направлениях работы лаборатории подробнее?

- Основной вектор наших изысканий - автоматизация проектирования в электронике. В основном, решаем задачи логического проектирования устройств цифровой электроники, разрабатываем программные средства для построения систем тестового диагностирования уже готовых и находящихся на стадии создания электронных устройств. Гораздо эффективнее строить тесты одновременно с разработкой устройства. Ведь построить тест под готовый объект - архисложная, наукоемкая и зачастую не результативная процедура. Вот поэтому при создании большой интегральной схемы одновременно создается и тест. Если схема не поддается контролю, и тест построить не удается, приходится повторить процедуру проектирования еще раз.

Наши программные средства разрабатываются в соответствии с государственной и отраслевой программами по технической диагностике, компьютерным средствам проектирования. Наши работы всячески поддерживает руководство ПО "Интеграл", так как результаты планируют использовать на первом, нижнем, уровне САПР предприятия, чтобы разгрузить дорогостоящие зарубежные программные комплексы.

Конечно, создание систем моделирования и разработки тестов современных интегральных схем - дело непростое. Сегодня одна микросхема содержит десятки миллионов транзисторов. В ней совмещаются разные по своим функциям устройства - операционные блоки, устройства управления, блоки памяти. В рамках микроэлектроники возникло как бы новое направление - создание "систем на чипе". Для работы в области САПР требуется многолетний теоретический и практический опыт. Он у нас уже есть, как и некоторые собственные готовые решения. Мы разработали программы, которые позволяют решать задачи верификации проектов и генерации тестов для электронных устройств. Созданные средства построения тестов - это результат наших длительных усилий. На территории СНГ, как нам известно, подобных генераторов тестов нет. Наши программные продукты могут применяться на многих предприятиях, где разрабатывают или производят изделия цифровой электроники. Немалую пользу они могут принести в оборонной отрасли, где особые требования к надежности объектов электроники. А пока наиболее широко они применяются в учебном процессе на факультете прикладной математики.

Наши программы, безусловно, не конкурируют с программными средствами известных производителей САПР, таких, как Mentor Graphics, Cadence и др. Фирменные САПР создаются огромными коллективами хорошо оплачиваемых специалистов. Но если мы не будем в нашей стране заниматься подобными разработками, то в конце концов не найдется специалистов, способных работать в будущем с наукоемкими инструментами проектирования.

Мы работаем на уровне современных достижений в САПР. В наших продуктах заложены современные механизмы моделирования, генерации тестов, которые разработаны нами совместно с лучшими студентами университета. Поэтому мы всегда можем доработать их под необходимые условия применения.

- На каких языках создаются и как работают подобные средства?

- Основные функции в системе VLSI_SIM моделирования и диагностики разработаны на Visual C, а инфраструктура - трансляторы, средства создания и обслуживания библиотек, оболочка системы - на Delphi. VLSI_SIM позволяет цифровую систему, представленную иерархической структурой, промоделировать с учетом задержек компонентов, получить временную диаграмму и по ней верифицировать проект. Из-за отсутствия других эффективных методов определения готовности проекта к запуску в производство верификацию осуществляют моделированием. Желательно, чтобы разработчик имел инструменты, которые создают разные по точности модели. Сначала ошибки проектирования вылавливаются на простых моделях, затем подключают более сложные. Скажем, когда ребенка знакомят впервые с окружающими его предметами по картинкам, то достаточно модель домика показать в виде нескольких прямых линий. Но можно себе представить, как эта модель существенно отличается от модели дома, которая разрабатывается для проведения строительных работ. Так и в любом деле, и в электронике тоже.

Мы умеем строить разные по точности математические и программные модели микросхем и других электронных объектов на функционально-логическом уровне. Их мы представляем как взаимосвязь некоторых простых объектов (кирпичиков), которые имеются в базе данных. Иногда при генерации тестов необходимо, чтобы такими кирпичиками могли быть и транзисторы. Для них у нас есть тоже модели разной сложности. В этом случае мы представляем структуру как сеть транзисторов и логических блоков.

Генераторы, основанные на методах направленного поиска теста, практически не применяются. Подобные программы связаны с необходимостью перебора большого количества вариантов. Математики называют такие задачи NP-трудными. Поэтому мы используем методы случайного поиска с применением автоматической экспертизы решений. Такой подход позволяет в ряде случаев получать неплохие результаты. Требования к качеству теста устанавливаются интерактивно. Система воспринимает и использует знания эксперта о схеме, что помогает ей сузить зону поиска теста.

Кроме того, у нас есть программа автоматического поиска неисправностей для реальных цифровых объектов. Это актуально, если есть необходимость контроля и ремонта старых электронных узлов. Таким образом, если "под рукой" есть электрическая схема блока, то мы можем автоматически сгенерировать тест, пропустить его на реальном объекте и, опять же, автоматически, выдать список подозреваемых неисправностей в ранжированном виде.

- Как развивается идеология проектирования?

- С конца восьмидесятых начали существенно изменяться подходы к проектированию. Ранее на верхнем уровне схема создавалась вручную с помощью "эрудиции и интуиции" разработчика, а затем применялось моделирование для отладки проектов. При этом все используемые программные средства моделирования опирались на структуру по существу созданного вручную первоначального варианта схемы. В конце 80-х годов был разработан по инициативе Пентагона стандарт языка VHDL. Этот язык предназначен для описания и моделирования сверхбольших и сверхскоростных интегральных схем. Теперь разработчики вынуждены отказаться от привычного графического "схемного" представления проекта и работать с кодом на языке VHDL. Для того, чтобы "сгладить" неудовлетворенность разработчика, фактически отстраненного от работы с электрической схемой, придумали "приставку" типа "Renoir" . Она создает иллюзию работы в графическом режиме.

Тем не менее, VHDL позволил автоматизировать проектирование на системном уровне. Но в свете изменившейся методологии проектирования возникло много новых вопросов. Некоторые из них приходится переосмысливать заново, чем мы и занимаемся в настоящее время.

- Не слишком ли все это сложно! Может, проще воспользоваться готовыми, апробированными решениями, которых наверняка немало?

- Во-первых, "готовые решения" далеко не всегда "умеют хорошо решать" все задачи. Но признаюсь, что вашими словами говорят многие чиновники и даже специалисты. Может, поэтому в нашей республике и даже на всей территории СНГ распространена практика использования дорогостоящих зарубежных программных комплексов САПР.

У меня есть по данному вопросу свое, отличное от других, мнение. Для того, чтобы приспособить фирменную САПР к своим нуждам, необходимо досконально разобраться в том, какие алгоритмы и механизмы заложены в основу используемого продукта. Без этого эффективно использовать систему трудно. На изучение уходит зачастую немало времени. Много усилий требует адаптация системы к своим условиям. А модернизация, или доработка готового продукта при помощи фирмы-производителя, может обойтись почти в ту же цену, что и покупка нового. А это колоссальные деньги. Скажем, полный набор средств САПР микроэлектроники на одно рабочее место стоит сотни тысяч долларов. Так как все эти комплексы довольно наукоемкие, их покупкой обеспечить решение задач проектирования раз и навсегда не получается. В результате мы подсаживаем себя на высокотехнологичную "иглу", развивая в то же время чужую экономику и науку. Я полагаю, что заимствовать надо не готовый продукт, а его интеллектуальное содержание. При этом заимствовать творчески. А системы можно разработать самостоятельно. Собственные задачи с их помощью решать гораздо проще. Созданные нами средства проще тиражировать, включать в производственный и учебный процессы, развивать. Возможно, такое решение кому-то не подходит по совсем простым причинам. Но давайте это не обсуждать.

- Давайте от общей теории перейдем к перспективам ваших разработок.

- Они тесно связаны с тем, как будет развиваться микроэлектроника, электронная техника в нашем союзном государстве. И, конечно, с подъемом оборонной промышленности. Это именно та отрасль, где необходима своя собственная электроника. И некоторые предложения сотрудничества от соответствующих ведомств у нас уже имеются.

Эдуард ТРОШИН