Lankide:Markel9g/Proba orria

Wikipedia, Entziklopedia askea

Zirkuituen diseinua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zirkuitu integratu baten xehetasuna

Zirkuituen diseinua elektronikaren zati bat da, eta hainbat metodologia aztertzen ditu zirkuitu elektroniko bat garatzeko, analogikoa zein digitala.

Integratzean osatzen duten osagai-kopuruaren arabera, integrazio-eskala desberdinak aipatzen dira. Eskalen arteko mugak lausoak dira, baina SSI (Small Scale of Integration) esaten zaie konplexutasun txikiko zirkuituei (dozena batzuk osagai txip berean), MSI (Medium Scale of Integration) eta LSI (Large Scale Integration) konplexutasun ertaineko eta handiko zirkuituei, eta, azkenik, VLSI (Very Large Scale Integration) zirkuitu oso konplexuetarako, ehunka milioi transistorerainokoak. Azken kategoria horretan mikroprozesadore modernoak sartuko lirateke.

Diseinua hainbat mailatan egiten da. Alde batetik, zati fisikoa daukagu, zirkuitua osatzen duten osagai elektronikoen benetako egitura, dimentsioak eta materialak diseinatzen dituena. Gainetik, gero eta maila altuagoko diseinu-metodoak aurki ditzakegu, hardwarea deskribatzeko lengoaietara iritsi arte. Horiei esker, sistema baten bloke funtzionalen deskribapenak sar daitezke, simulatzeko, egiaztatzeko eta zirkuitu fisikoa automatikoki sortzeko, sintesi-tresna egokiarekin. Hardwarea deskribatzeko lengoaia ezagunenak eta erabilienak VHDL eta Verilog dira. Oro har, zirkuitu analogikoek ez dute automatizazio-maila hori ahalbidetzen, eta diseinu artisauagoa behar da, osagaien banaketa fisikoak funtsezko zeregina baitu azken emaitzan. Zirkuitu integratuen diseinuaren automatizazioan, "zirkuituaren diseinua" terminoak askotan zirkuitu integratuaren eskemak sortzen dituen diseinu-zikloaren igarotzeari egiten dio erreferentzia. Oro har, hori da diseinu logikoaren eta diseinu fisikoaren arteko urratsa.[1]

Prozesua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

.
Texas Instruments SN76477 soinu-txiparen zirkuitu-diagrama.

Zirkuitu formalen diseinuak, oro har, etapa batzuk barne hartzen ditu. Batzuetan, diseinuaren zehaztapen bat idazten da bezeroarekin harremanetan jarri ondoren. Bezeroaren espezifikazioaren baldintzak betetzeko proposamen tekniko bat idatz daiteke. Hurrengo etapan, paperean zirkuitu diagrama eskematiko bat sintesiko da, zehaztapenak betetzen dituen zirkuitu elektriko edo elektroniko abstraktu bat. Osagaien balioak kalkulatu behar dira zehaztapen operatiboak baldintza espezifikoetan betetzeko. Diseinuaren zehaztasuna egiaztatzeko simulazioak egin daitezke.

Proba-plaka bat edo diseinuaren beste prototipo bat egin daiteke, zehaztapenarekin probatzeko. Zirkuituan alterazioak eragin ditzake betetzea lortzeko. Eraikuntza-metodoa aukeratu behar da, baita erabiliko diren pieza eta material guztiak ere. Osagaiei eta diseinuari buruzko informazioa aurkezten zaie marrazkilariei, diseinu-ingeniariei eta mekanikariei, prototipoak ekoizteko. Horren ondoren, prototipo batzuen proba edo tipo-proba dago, bezeroaren baldintzak betetzen direla bermatzeko. Oro har, fabrikazioaren azken planoak sinatu eta onartzen dira, eta diseinuaren ondorengo zerbitzuak egon daitezke (osagaien zaharkitzea, etab.).

Zehaztapena[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Txipak

Zirkuituak diseinatzeko prozesua zehaztapenarekin hasten da, eta horrek diseinu amaituak eman behar duen funtzionaltasuna ezartzen du, baina ez du adierazten nola lortuko den[2]. Hasierako zehaztapena, funtsean, bezeroak zirkuitu amaitua lortzea nahi duenaren deskribapen tekniko xehatua da, eta hainbat baldintza elektriko izan ditzake, hala nola zirkuituak zer seinale jasoko dituen, zer seinale igorri behar dituen, zer elikadura-iturri dauden eskuragarri eta zenbat energia kontsumitu daitekeen. Espezifikazioak diseinuak bete behar dituen parametro fisiko batzuk ere ezar ditzake (eta normalean hala egiten du), hala nola tamaina, pisua eta hezetasunarekiko erresistentzia, tenperatura tartea, irteera termikoa, bibrazioarekiko tolerantzia eta azelerazioarekiko tolerantzia.[3]

Diseinu-prozesuak aurrera egin ahala, diseinatzaileak maiz itzuliko dira espezifikaziora eta aldatu egingo dute diseinuaren aurrerapena kontuan hartzeko. Horrek bezeroak emandako zehaztapenak doitzea eta zirkuituak onartua izateko pasatu behar dituen probak gehitzea ekar dezake. Zehaztapen gehigarri horiek askotan erabiliko dira diseinu bat egiaztatzeko. Gatazkan sartzen diren edo bezeroaren jatorrizko zehaztapenak aldatzen dituzten aldaketak ia beti bezeroak onartu beharko ditu, jardun ahal izan baino lehen.

Bezeroaren beharrak behar bezala identifikatzeak saihestu egin dezake "diseinuaren jarioa" esaten zaion baldintza bat, hasierako itxaropen errealistarik ez dagoenean eta, gero, diseinu-prozesuan bezeroarekin erabat ez komunikatzean gertatzen dena. Emaitzen arabera defini daiteke; "mutur batean behar baino funtzionaltasun handiagoa duen zirkuitu bat dago, eta bestean funtzionaltasun okerra duen zirkuitu bat dago"[4]. Hala ere, aldaketa batzuk espero daitezke, eta jardunbide egokia da aukerak ahalik eta denbora luzeenean irekita mantentzea, errazagoa baita ordezko elementuak zirkuitutik kentzea aurrerago jartzea baino.

Diseinua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

4 biteko ULA bloke-diagrama bat (Unitate Logiko Aritmetikoa)

Diseinu-prozesuak zehaztapenetik hasierara igarotzea dakar, amaieran fisikoki eraikia izateko beharrezkoa den informazio guztia biltzen duen planora. Normalean, etapa batzuk igarotzen dira, nahiz eta zirkuitu oso sinple batean urrats bakar batean egin daitekeen[5]. Prozesua normalean zirkuituak egin behar dituen funtzioen bloke-diagrama batekin hasten da. Etapa honetan ez da bloke bakoitzaren edukia kontuan hartzen, bloke bakoitzak egin behar duena bakarrik, eta hori batzuetan "kutxa beltzeko" diseinu gisa hartzen da. Ikuspegi horrek aukera ematen du ataza ziurrenik oso konplikatua ataza txikiagoetan banatzeko. Ataza horiek sekuentzian egin daitezke edo diseinu-talde bateko kideen artean bana daitezke.

Gero, bloke bakoitza zehatzago aztertzen da, oraindik etapa abstraktu batean, baina emango diren funtzio elektrikoen xehetasunetan askoz ere enfasi handiagoarekin. Etapa honetan edo ondorengo etapetan, ohikoa da ikerketa edo modelatu matematiko asko behar izatea zer den eta zer ez lortzeko[6]. Ikerketa honen emaitzak atzeraelikatu egin daitezke diseinu-prozesuaren aurreko etapetan; adibidez, blokeetako bat ezin bada diseinatu horretarako ezarritako parametroen barruan, beharrezkoa izan daiteke beste bloke batzuk aldatzea haren ordez. Puntu honetan, ohikoa da kontuan hartzea nola frogatu diseinuak zehaztapenak betetzen dituela eta nola probatuko den (autodiagnostikorako tresnak barne har ditzakeela).[7]

Banakako zirkuituen osagaiak

Azkenik, zirkuituaren banakako osagaiak aukeratzen dira diseinu orokorrean funtzio bakoitza gauzatzeko, etapa honetan osagai bakoitzaren diseinu fisikoa eta konexio elektrikoak ere erabakitzen dira, diseinu honek artelan forma hartzen du normalean zirkuitu inprimatuko plaka bat ekoizteko. Etapa honek denbora asko behar izaten du, aukera ugari daudelako. Etapa honetako diseinuaren murrizketa praktiko bat estandarizazioa da; osagaiaren balio jakin bat, berriz, zirkuitu bateko kokapenen batean erabiltzeko kalkula daiteke, balio hori ezin bazaio hornitzaile bati erosi, orduan arazoa oraindik ez da konpondu. Hori saihesteko, "katalogo-ingeniaritza" kantitate jakin bat aplika daiteke, diseinu orokor baten barruan zeregin mundutarrenak ebazteko.

Garapen teknologiko azkarreko eremu bat zirkuitu nanoelektronikoen diseinuaren eremua da.[8]

Kostuak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Eremu-efektuko transistoreen arteko konparazio-koadroa

Oro har, zirkuituak diseinatzearen kostuak zerikusi zuzena du amaierako zirkuituen konplexutasunarekin. Zenbat eta konplexutasun handiagoa izan (osagai kopurua eta diseinuaren berritasuna), orduan eta ordu gehiago beharko ditu ingeniari kalifikatu batek produktu funtzional bat sortzeko. Prozesua aspergarria izan daiteke, xehetasun edo ezaugarri zehatzak sortzeko edozein denbora, material eta eskulan behar izan baitaiteke. Nola transistoreen edo kodeken[9] tamainak aldatzearen ondorioak kontuan hartu Elektronika malguaren munduan, osagai elektroniko malguak sortzeko PEN edo PET bezalako materialekin asko erabiltzen diren poliimidazko substratuak ordezkatzeak kostuak 5 faktoretik 10era[10] murriztu ditzake.

Zirkuitu bat diseinatzearen kostuak unitate bakoitzeko ekoizpen-kostuak baino askoz handiagoak izaten dira ia beti, zirkuituaren diseinuaren mende baitaude, neurri handi batean, ekoizpen-kostua eta zirkuituaren funtzioa.[11]

PCB ekoizteko ohiko metodoek fabrikazio substratua dakarten arren, badira fabrikazio gehigarriko prozesu bat erabiltzen duten metodoak, hala nola 3D inprimagailu bat erabiltzea PCB bat "inprimatzeko". Uste da metodo honek fabrikazio gehigarriak baino gutxiago balio duela eta hondakinak erabat kudeatzeko beharra ezabatzen duela.[12]

Egiaztapena eta probak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Urtero zirkuituetan gero eta transistore gehio daudela adierazten duen grafikoa, Mooren Legea ere esaten zaiona

Zirkuitu bat diseinatu ondoren, egiaztatu eta probatu egin behar da. Egiaztapena diseinu baten etapa bakoitzetik igarotzeko eta zehaztapenak eskatzen duena egingo duela ziurtatzeko prozesua da. Hau, askotan, oso prozesu matematikoa da, eta diseinuaren eskala handiko ordenagailu bidezko simulazioak eragin ditzake. Edozein diseinu konplexutan, oso litekeena da etapa honetan arazoak aurkitzea eta horiek konpontzeko diseinu lan handia egitea. Probak mundu errealeko egiaztapenaren kontrako alderdia dira, probek gutxienez diseinuaren prototipo bat fisikoki eraikitzea eskatzen dute, eta gero (espezifikazioko proba-prozedurekin edo agregatuekin batera) zirkuituak benetan diseinatutakoa egiten duela egiaztatzea.

Diseinu-Software[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DSD bisualaren softwarean, zirkuitu osagarriaren zirkuitu logikoa konpilazio-programaren kodearen bidez inplementatzen da. Software programa mota horiek zirkuitu merkeagoak eta eraginkorragoak sortzen ari dira zirkuitu mota guztietarako.[13] Simulazio funtzionalak inplementatzen dira gure proposatutako zirkuituetan adierazpen logikoei dagozkien funtzio logikoak egiaztatzeko. Proposatutako arkitekturak VHDL lengoaian modelatzen dira. Hizkuntza honen erabilerak zirkuitu eraginkorragoak sortzen ditu, merkeagoak izateaz gain, gehiago irauten dutenak. Produkziorako zirkuituen plangintzari laguntzen dioten diseinu-programa ugarietako bi baino ez dira hauek.[14]

Prototipoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Prototipoak sortzea oso garrantzitsua da konplexua den zerbait sinple bihurtzeko. Zirkuituaren diseinuak errepasatzen eta akatsak zuzentzen jarraitzera behartzen du. Zirkuituen diseinua oso lan zorrotza da, akatsik egin gabe egitea eskatzen duena. Zirkuituen diseinatzaileek askotan probatu behar dituzte, haien diseinuak modu eraginkorrean funtzionatzen duela ziurtatzeko eta, batez ere, kontsumitzaile batek erosi eta erabiltzeko segurua delako.[15] Prototipoak sortzea edozein lan elektrikoren zati handi bat da, oso zorrotza eta zuzena delako. Prototipoak erabili gabe, egindako akatsak etengabeak izango lirateke egiten ari garen lanean. Langile horiei zirkuitu elektrikoak egiteko eta zirkuitu elektriko horiek erosten dituzten guztiei etxean aseguruak mantentzeko ordaintzen zaie. Prototipoak ez sortzearen eta zirkuitu elektriko akastun bat bidaltzearen arriskuek barne hartzen dituzte suteak eta kable beroak, eta, ondorioz, norbait ez da konturatuko, eta kasurik txarrenean erre edo larri zaurituko da.[15]

Emaitzak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zirkuitu elektriko bakoitza amaierako osagaiak nola armatuko diren eta zirkuituak birtualki nola funtzionatuko duen adierazten duen zirkuituko plaka-simulagailu batekin hasten da.[16] Plano bat diseinu teknikoaren marrazkia eta azken produktua da. Eginda dagoenean, planoa erabiltzen da zirkuitua armatzeko. Zirkuituak edozer gauza egin dezake, xurgagailu batetik hasi eta zinema-areto bateko telebista handi bateraino. Honek guztiak denbora asko darama eta beharrezko ezagutza batzuk. Zirkuitu elektrikoa oinarrizkoa da eguneroko bizitzan.

Dokumentazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Edozein diseinu komertzialek dokumentazio-elementu bat ere izan ohi du; dokumentazio horren izaera zehatza zirkuituaren tamainaren eta konplexutasunaren eta erabiliko den herrialdearen araberakoa izango da. Gutxienez, dokumentazioan, gutxienez, diseinurako espezifikazioa eta proba-prozedurak jasoko dira, bai eta indarrean dauden araudiak betetzen direla adierazten duen adierazpena ere. EBn, azken elementu horrek, oro har, betetzen diren Europako zuzentarauak zerrendatzen dituen eta horiek betetzeko arduraduna izendatzen duen CE Adierazpen baten forma hartuko du.[17]

Softwarea[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Erreferentzia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. Sherwani, Naveed. (1995). «VLSI Physical Design Automation» Algorithms for VLSI Physical Design Automation (Springer US): 1–35. ISBN 978-1-4613-5997-5. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  2. Andrews, Jason R.. (2005). «Hardware Verification Environment and Co-Verification» Co-verification of Hardware and Software for ARM SoC Design (Elsevier): 197–227. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  3. Tajalli, A.; Leblebici, Y.. (2011-09). «Design Trade-offs in Ultra-Low-Power Digital Nanoscale CMOS» IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers 58 (9): 2189–2200.  doi:10.1109/tcsi.2011.2112595. ISSN 1549-8328. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  4. ↑DeMers, 1997
  5. Pérez Hernáiz, Hugo. (2021-09-10). «Teorías de la Conspiración y el Problema del Mal» Locus: Revista de História 27 (2): 44–73.  doi:10.34019/2594-8296.2021.v27.33824. ISSN 2594-8296. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  6. «Archived copy». Archivado desde el original el 30 de agosto de 2005. Consultado el 4 de noviembre de 2007.
  7. «7 DÍAS DE SEPTIEMBRE DE 1810, ENTRE LAS VACILACIONES DEL GOBIERNO Y EL CABILDO DE 18 DE SEPTIEMBRE» El Ocaso del Reino. Origen del Mito Fundacional de la República de Chile (Dykinson): 205–230. 2021-11-16 (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  8. Nanoelectronic circuit design. Springer 2011 ISBN 978-1-4419-7609-3. PMC 700199657. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  9. Kang, Wang; Zhao, WeiSheng; Wang, Zhaohao; Zhang, Yue; Klein, Jacques-Olivier; Zhang, Youguang; Chappert, Claude; Ravelosona, Dafiné (September 2013). «A low-cost built-in error correction circuit design for STT-MRAM reliability improvement». Microelectronics Reliability 53 (9–11): 1224-1229.
  10. (Ingelesez) van den Brand, Jeroen; Kusters, Roel; Barink, Marco; Dietzel, Andreas. (2010-10). «Flexible embedded circuitry: A novel process for high density, cost effective electronics» Microelectronic Engineering 87 (10): 1861–1867.  doi:10.1016/j.mee.2009.11.004. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  11. Hallazgos histopatólogicos de lesiones Hepáticas Biopsiadas en el servicio de Radiología del Hospital Carlos Andrade Marín realizadas de mayo a septiembre de 2011.  doi:10.36015/cambios.v13.n23.2015.176. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  12. Dong, Yue; Bao, Chao; Kim, Woo Soo (April 2018). «Sustainable Additive Manufacturing of Printed Circuit Boards». Joule 2 (4): 579-582.
  13. Kalantari, Zeinab; Eshghi, Mohammad; Mohammadi, Majid; Jassbi, Somayeh. (2019-07-30). «Low-cost and compact design method for reversible sequential circuits» The Journal of Supercomputing 75 (11): 7497–7519.  doi:10.1007/s11227-019-02912-8. ISSN 0920-8542. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  14. Cui, Guangzhao; Jiao, Yangyang; Liu, Jianxia; Li, Jixiang; Zhang, Xuncai; Sun, Zhonghua. (2019-01-16). «Complex Complement Circuit Design of Four Inputs Based on DNA Strand Displacement» Fundamenta Informaticae 164 (2-3): 181–194.  doi:10.3233/fi-2019-1761. ISSN 0169-2968. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  15. a b Circuit design. Newnes 2008 ISBN 978-0-08-094965-9. PMC 816348972. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  16. Angarita, Regina. (2021). «De contrincantes en la guerra a aliados en la paz: Un análisis conjunto de los derechos humanos, el desarrollo y la paz, desde el lente de la guerra de secesión estadounidense (Abril 12 de 1861- Abril 9 de 1865)» SSRN Electronic Journal  doi:10.2139/ssrn.3964130. ISSN 1556-5068. (Noiz kontsultatua: 2022-12-13).
  17. «Archived copy». Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2005. Consultado el 12 de diciembre de 2005.