Հովհաննիսյան, Դավիթ Դերենիկի

Информатика

Գիտատեխնիկական և ինժեներական բնույթի աշխատությունը նվիրված է թվային էլեկտրոնային սխեմաների կառուցվածքային օպտիմալացման մեթոդների մշակման, տրամաբանական տարրերի արդյունավետ կազմակերպման, ապարատային ռեսուրսների օգտագործման բարելավման և թվային համակարգերի նախագծման գործընթացների կատարելագործման հիմնախնդիրների ուսումնասիրությանը։ Հետազոտության հիմնական ուղղությունը կապված է թվային սխեմաների կառուցվածքի վերլուծության, դրանց ֆունկցիոնալ և տեխնիկական բնութագրերի գնահատման, տրամաբանական կապերի պարզեցման և նախագծային լուծումների արդյունավետության բարձրացման հետ։ Ժամանակակից թվային էլեկտրոնիկան հիմնված է տարբեր բարդության տրամաբանական համակարգերի վրա, որոնք կիրառվում են համակարգիչներում, միկրոպրոցեսորներում, հաղորդակցական սարքավորումներում, ավտոմատ կառավարման համակարգերում, արդյունաբերական էլեկտրոնիկայում և տեղեկատվության մշակման բազմաթիվ տեխնիկական միջոցներում։ Նման համակարգերի նախագծման ընթացքում առանձնահատուկ նշանակություն ունեն սխեմաների արագագործությունը, էներգասպառումը, ապարատային ծախսերը, հուսալիությունը և արտադրական տեխնոլոգիաների պահանջներին համապատասխանությունը։ Աշխատության թեմատիկ շրջանակն ընդգրկում է թվային սխեմաների կառուցվածքային ներկայացման սկզբունքները, տրամաբանական ֆունկցիաների իրականացման եղանակները, կոմբինացիոն և հաջորդական սխեմաների առանձնահատկությունները, ինչպես նաև դրանց օպտիմալացման տեսական ու գործնական մոտեցումները։ Առանձնահատուկ ուշադրության են արժանի տրամաբանական տարրերի քանակի նվազեցման, միջանկյալ կապերի պարզեցման, ազդանշանների տարածման ուշացումների կրճատման և սխեմաների ընդհանուր կառուցվածքի կատարելագործման խնդիրները։ Թվային սխեմաների կառուցվածքային օպտիմալացումը կարևոր է հատկապես այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է ապահովել սահմանափակ ապարատային ռեսուրսների պայմաններում համակարգի առավել արդյունավետ աշխատանքը։ Հետազոտության կարևոր ուղղություններից է տրամաբանական արտահայտությունների և սխեմայական կառուցվածքների փոխակերպման մեթոդների ուսումնասիրությունը, որոնք հնարավորություն են տալիս պահպանելու համակարգի ֆունկցիոնալ համարժեքությունը՝ միաժամանակ բարելավելով դրա տեխնիկական ցուցանիշները։ Այս համատեքստում հետաքրքրություն են ներկայացնում բուլյան հանրահաշվի, տրամաբանական ֆունկցիաների նվազարկման, գրաֆային մոդելավորման և ալգորիթմական օպտիմալացման մեթոդների կիրառման հնարավորությունները։ Աշխատության շրջանակում կարող են դիտարկվել թվային սխեմաների ներկայացման տարբեր մակարդակները՝ տրամաբանական ֆունկցիաներից մինչև տարրերի և միջմիացումների կառուցվածքային կազմակերպումը։ Առանձին նշանակություն ունի սխեմաների կառուցվածքային բարդության գնահատումը, որը կարող է հիմնվել տրամաբանական տարրերի քանակի, կապերի երկարության, տրամաբանական մակարդակների խորության, ազդանշանների փոխանցման ուշացումների և այլ տեխնիկական ցուցանիշների վրա։ Հետազոտության թեմատիկան առնչվում է նաև բազմաչափանիշ օպտիմալացման հիմնախնդիրներին, քանի որ թվային սխեմայի մեկ բնութագրի բարելավումը որոշ դեպքերում կարող է հանգեցնել մեկ այլ բնութագրի վատթարացման։ Օրինակ՝ արագագործության բարձրացումը կարող է պահանջել լրացուցիչ ապարատային ռեսուրսներ, իսկ տարրերի քանակի նվազեցումը միշտ չէ, որ ապահովում է էներգասպառման կամ ազդանշանների ուշացման համարժեք կրճատում։ Հետևաբար կարևոր նշանակություն ունի օպտիմալացման չափանիշների հիմնավորված ընտրությունը և նախագծային սահմանափակումների հաշվառումը։ Աշխատության կարևոր ուղղություններից է թվային սխեմաների կառուցվածքային վերափոխման ալգորիթմների ուսումնասիրությունը, որոնք կարող են ներառել կրկնվող տրամաբանական հատվածների հայտնաբերումը, ընդհանուր ենթաարտահայտությունների օգտագործումը, սխեմայական հանգույցների վերակազմակերպումը և ֆունկցիոնալ համարժեք կառուցվածքների համեմատական գնահատումը։ Նման մոտեցումները հնարավորություն են տալիս նվազեցնելու նախագծման բարդությունը և բարելավելու ստացված սխեմաների տեխնիկական բնութագրերը։ Առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում նաև սխեմաների ավտոմատացված սինթեզի և նախագծման մեթոդները, որոնք հիմնված են համակարգչային ալգորիթմների, մաթեմատիկական մոդելների և մասնագիտացված ծրագրային գործիքների կիրառման վրա։ Էլեկտրոնային նախագծման ավտոմատացման համակարգերը կարևոր դեր են կատարում թվային սխեմաների կառուցվածքային վերլուծության, տրամաբանական սինթեզի, մոդելավորման, ստուգման և տեխնիկական բնութագրերի գնահատման գործընթացներում։ Հետազոտության շրջանակում կարող են ուսումնասիրվել նաև սխեմաների հուսալիության, անսարքությունների նկատմամբ կայունության և նախագծային սխալների հայտնաբերման հարցերը։ Կառուցվածքային օպտիմալացման ընթացքում անհրաժեշտ է ապահովել, որ իրականացվող փոփոխությունները չխախտեն սխեմայի նախատեսված գործառույթները և պահպանեն դրա աշխատանքի ճշգրտությունը։ Այս նպատակով կարևոր նշանակություն ունեն ֆունկցիոնալ համարժեքության ստուգման, տրամաբանական մոդելավորման և փորձարկման մեթոդները։ Աշխատության թեմատիկան ընդգրկում է նաև ինտեգրալ սխեմաների նախագծման առանձնահատկությունները, մասնավորապես՝ մեծ և գերմեծ ինտեգրացիայի թվային համակարգերում տարրերի խտության, էներգասպառման և ժամանակային սահմանափակումների հաշվառումը։ Նման համակարգերում կառուցվածքային օպտիմալացման մեթոդները կարող են նպաստել միկրոէլեկտրոնային սարքերի արդյունավետության բարձրացմանը և նախագծման գործընթացների կատարելագործմանը։ Առանձին հետաքրքրություն են ներկայացնում ծրագրավորվող տրամաբանական ինտեգրալ սխեմաների, այդ թվում՝ FPGA համակարգերի, ինչպես նաև մասնագիտացված ինտեգրալ սխեմաների նախագծման ընթացքում կառուցվածքային օպտիմալացման հնարավորությունները։ Հետազոտության մեթոդաբանական հիմքում կարող են կիրառվել մաթեմատիկական տրամաբանության, դիսկրետ մաթեմատիկայի, գրաֆների տեսության, ալգորիթմների տեսության, համակարգչային մոդելավորման և փորձարարական համեմատական վերլուծության մեթոդներ։ Նման մոտեցումները հնարավորություն են տալիս ձևակերպելու օպտիմալացման խնդիրները, մշակելու դրանց լուծման ալգորիթմներ և գնահատելու առաջարկվող մեթոդների արդյունավետությունը տարբեր կառուցվածք ունեցող թվային սխեմաների օրինակներով։ Կարևոր նշանակություն ունի նաև հաշվարկային բարդության ուսումնասիրությունը, քանի որ մեծ թվով տրամաբանական տարրեր պարունակող սխեմաների համար օպտիմալ կառուցվածքի որոնումը կարող է պահանջել զգալի հաշվողական ռեսուրսներ։ Այս համատեքստում հետաքրքրություն են ներկայացնում ճշգրիտ, մոտավոր և էվրիստիկ օպտիմալացման մոտեցումները, որոնց ընտրությունը պայմանավորված է լուծվող խնդրի բարդությամբ և նախագծային պահանջներով։ Աշխատության գիտական նշանակությունը կապված է թվային համակարգերի նախագծման տեսական հիմքերի զարգացման, կառուցվածքային օպտիմալացման արդյունավետ մեթոդների որոնման և տրամաբանական սխեմաների ավտոմատացված նախագծման հնարավորությունների ընդլայնման հետ։ Հետազոտության կիրառական արժեքը պայմանավորված է թվային սարքավորումների ապարատային ծախսերի նվազեցման, արագագործության բարձրացման, էներգաարդյունավետության բարելավման և նախագծման գործընթացների տեխնոլոգիական արդյունավետության ապահովման հնարավորություններով։ Այն կարող է օգտակար լինել էլեկտրոնիկայի և միկրոէլեկտրոնիկայի մասնագետներին, համակարգչային ճարտարագետներին, թվային համակարգերի նախագծողներին, ավտոմատացված նախագծման համակարգերի մշակողներին, կիրառական մաթեմատիկոսներին, ծրագրային և ապարատային ապահովման հետազոտողներին, դասախոսներին, ասպիրանտներին և ուսանողներին։ Աշխատությունն ունի տեսական, ալգորիթմական, ինժեներական և կիրառական նշանակություն՝ նպաստելով թվային սխեմաների կառուցվածքային կազմակերպման, տրամաբանական սինթեզի, օպտիմալացման չափանիշների և ժամանակակից էլեկտրոնային համակարգերի արդյունավետ նախագծման սկզբունքների առավել խորքային ըմբռնմանը։