Dimensional analysis for HD languages

Abstract

Na vývoj elektrických obvodov v súčasnosti používajú inžinieri špeciálne popisné jazyky, ktoré im umožňujú vytvoriť modely týchto obvodov a otestovať ich pred samotnou konštrukciou. Tieto jazyky však neposkytujú dostatočne komplexné prostriedky na definovanie fyzikálnych dimenzií a jednotiek pre veličiny používané v modeloch a kontrolu ich konzistencie vo výpočtoch a rovniciach. Nekonzistencia v použití fyzikálnych jednotiek môže byť spôsobená drobnou typografickou chybou, ale taktiež môže predstavovať hlbšie konceptuálne chyby. Hľadanie takýchto chýb môže byť veľmi náročné, keďže modely bežne obsahujú tisíce riadkov kódu. Táto diplomová práca si kladie dva ciele. Prvým je analyzovať problematiku fyzikálnych dimenzií, formalizovať ich vlastnosti a navrhnúť algoritmus ich automatickej kontroly v modeloch napísaných v jazykoch na popis hardwaru. Druhým cieľom je navrhnúť a implementovať systém pre anotáciu modelov dimenzionálnou informáciou a implementovať algoritmus dimenzionálnej analýzy do komerčného produktu ModLyng. Tento produkt je integrovaným prostredím pre vývoj AMS integrovaných obvodov. Použitie automatickej analýzy by malo inžinierom pomôcť navrhovať korektné modely a urýchliť ich vývoj.

The engineers today use special description languages for developing electronic circuits and these enable them to test their models prior to their industrial construction. However, none of these languages provides sufficiently complex means to define physical dimensions and units for quantities used in the models and to check their consistency in all equations and computations. The inconsistency in the usage of physical units can be caused by plain typing errors but sometimes represents deep conceptual flaws. The tracking of these errors can be very difficult as the models commonly consist of thousands of lines of code. This master's thesis sets itself two goals. The first is to analyze the problem of physical dimensions, formalize their properties and devise an algorithm for automatic checking of their usage in the models written in hardware description languages. The second is to design and implement the system for annotating models with dimensional information and to implement the algorithm of dimensional analysis as a module into commercial tool ModLyng which is the integrated environment for developing analog/mixed-signal integrated circuits. The usage of this automatic analysis will help engineers in writing correct models and will speed up their development.