Podręcznik

3.3. Problem błędów w projekcie

Z olbrzymią ilością przetwarzanej informacji wiąże się bezpośrednio problem omyłek i błędów. Statystyki zebrane w różnych obszarach działalności człowieka pokazują, że w swoich działaniach człowiek przy starannej pracy popełnia średnio około 2% pomyłek. Oznacza to, że gdyby człowiek „ręcznie” zaprojektował układ złożony z 1000 tranzystorów, to w przypadku około 20 z nich mielibyśmy do czynienia z omyłkami, np. błędnie doprowadzonymi połączeniami, pomyłkami w wymiarach itp. Zwykle nawet jedna taka omyłka prowadzi do układu, który nie działa lub działa wadliwie. Doświadczenie pokazuje, że nawet w najprostszych układach liczących kilkadziesiąt elementów człowiek nie jest w stanie dostrzec wszystkich popełnionych błędów. Toteż użycie komputerowych narzędzi do weryfikacji poprawności projektu jest konieczne nawet dla bardzo prostych układów.

W procesie weryfikacji poprawności projektu układu scalonego możemy wyróżnić weryfikację formalną i weryfikację funkcjonalną.

Weryfikacja formalna projektu układu polega między innymi na sprawdzeniu, czy:

• projekt masek nie narusza geometrycznych reguł projektowania określonych przez producenta, jak np. minimalne dopuszczalne wymiary obszarów, odstępy między nimi itp.,
• projekt masek układu, opisujący jego topografię, odpowiada zadanemu schematowi elektrycznemu układu.

Pierwszy rodzaj weryfikacji określany jest skrótem DRC (od angielskiego „Design Rule Checking”), drugi - skrótem LVS (od angielskiego „Layout versus Schematic”).

Weryfikacja formalna nie zapewnia, że zaprojektowany układ będzie poprawnie działał, bo przecież można sobie wyobrazić, że projekt spełnia wszystkie reguły projektowania, a odczytany z masek schemat jest zgodny z założonym, tylko że ten schemat był od początku błędny. Konieczna jest więc weryfikacja funkcjonalna, której istotą jest zbadanie, jak będzie działał zaprojektowany układ.

Weryfikacja funkcjonalna wykonywana jest metodami symulacyjnymi, ponieważ nie da się zbudować prototypu układu z poszczególnych elementów i poddać go pomiarom. Symulacja działania układu może być wykonywana na kilku poziomach abstrakcji. Wyróżniamy następujące rodzaje symulacji:

• symulacja elektryczna,
• symulacja logiczna,
• symulacja funkcjonalna.

Jednym ze skutecznych sposobów unikania błędów w projektowaniu jest wykonywanie projektu w sposób zautomatyzowany, przez odpowiednie programy komputerowe (co jest określane angielskim terminem „correctness by construction”). Będzie o tym mowa dalej. Nawet tak wykonany projekt poddaje się jednak wszystkim weryfikacjom. Podkreślmy: każdy projekt, niezależnie od tego, w jaki sposób i przy pomocy jakich narzędzi wspomagających został wykonany, musi być poddany zarówno weryfikacji formalnej, jak i weryfikacji funkcjonalnej. Bardziej szczegółowo jest to omawiane dalej.