Järjestelmäpiirien suunnittelu

Abstract

Järjestelmäpiirit ovat integroituja piirejä, jotka tyypillisesti toteuttavat suurimman osan elektronisen järjestelmän toiminnallisuudesta. Ne koostuvat useista toiminnallisista lohkoista, jotka on integroitu yhdelle sirulle. Näitä toiminnallisia lohkoja voivat olla esimerkkisi prosessorit, grafiikkaprosessori, analogiset lohkot, muistit ja sekasignaalilohkot.

Järjestelmäpiirien suunnittelu on monimutkainen prosessi, joka vaatii monialaista osaamista. Suunnitteluun kuuluu monia eri suunnitteluvaiheita ja elementtejä, jotka ovat olennaisia onnistuneen järjestelmäpiirin kehittämisen kannalta. Järjestelmäpiirien kysynnän ja asiakkaiden vaatimusten kasvaessa järjestelmäpiirin suunnittelun tulee vastata yhä vaikeampiin haasteisiin, jotta tulevaisuudessakin voidaan tuottaa tehokkaita, luotettavia ja markkinoiden tarpeisiin vastaavia järjestelmäpiirejä. Tämä edellyttää jatkuvaa teknologian kehityksen seurantaa, suunnitteluprosessin optimointia ja tiivistä yhteistyötä eri suunnittelutoimijoiden välillä. Järjestelmäpiirin suunnittelun kehitysvaiheisiin kuuluu mallinnus, sekasignaalisuunnittelu, laitteisto- ja ohjelmistointegraatio, RTL-suunnittelu, synteesi, fyysinen suunnittelu, varmennus ja validointi. Näiden vaiheiden avulla järjestelmäpiiri kehitetään suunnittelun alussa tehdystä spesifikaatiosta valmiiksi tuotteeksi.

Tässä työssä tarkastellaan järjestelmäpiirien suunnittelun kannalta olennaisia elementtejä ja vaiheita, jotka kuuluvat lähes minkä tahansa järjestelmäpiirin suunnitteluprosessiin. Työ jakautuu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa eli luvussa kaksi käsitellään tärkeitä suunnitteluun liittyviä elementtejä, kuten kehitysprosessia, suunnittelutyökaluja, uudelleenkäyttöä ja integraatiota sekä suunnittelun haasteita ja trendejä. Tämä osa antaa alustavan kuvan järjestelmäpiirin suunnitteluprosessista ja sen tärkeistä elementeistä. Työn toisessa osassa eli luvussa kolme käsitellään tarkemmin suunnitteluprosessin keskeisimpiä kehitysvaiheita, ja perehdytään tarkemmin mitä näissä vaiheissa tehdään ja mikä niiden rooli on järjestelmäpiirin suunnittelussa.