論理回路シミュレータのためのXwindowアプリケー ションの製作
著者 松本 晃, 柳瀬 龍郎, 長谷川 武光
雑誌名 福井大学工学部研究報告
巻 44
号 2
ページ 333‑342
発行年 1996‑09
URL http://hdl.handle.net/10098/3592
篠 井 大 学 工 学 部 研 究 報 告
第
4 4
巻 第2
号1 9 9 6
年9
月論理回路シミュレータのための Xwindow アプリケーションの製作
松 本 晃 * 柳瀬龍郎** 長谷川武光**
Making an User‑F r i e n d l y I n t e r f a c e w i t h X ‑window t o a Lo g i c C i r c u i t S i m u l a t o r
A k i r a MATSUMOTO. Ta
匂u r o uYANASE a n d T a k e m i t s u HASEGAWA
(R e c e i v e d A u g . 3 0 , 1 9 9 6 )
An u s e r
ー 創e n d l y
泊t e r
色. c e
切出X‑window
句a l o g i c c i r c u i t s i m
叫a t o r i s
∞ n s t r u c t e d
釦di n t e g r a t e d
泊句as y s t e m . Usersαn u s e t h e s i m u 1 a t o r i n t e r a c t i v e l y w i
白 白e
泊t e r f a c ec o n s '
仕u c t e dw h i c h f a c i l i t a t e s many o p e r a t i o n s , s u c h a s
泊p u t , mαli
宣c a t i o na n d s t o r i n g o f c i r c u i t c h
紅 白o rd e c i s i o n o f s i g n a l w a v e s .
1 はじめに
3 3 3
ディジタル回路を設計する場合、シミュレータを使って論理的動作の確認をしたい場合が頻繁にある。
シミュレータのーっとして、パッチ処理形式の論理回路シミュレータ
' L C S S ' [ 1 ]
が既に開発されている。しかし、これを用いてシミュレーションを行なうには、専門的知識が必要なだけでなく入力の手間もか かる。まず、必要なファイルをエディタ
( v i
やEmacs
等)を用いて、作成しなければならない。また、回路記述言語を用いて回路を記述しなければならない。
そこで、本研究では、シミュレータ本体に対する使いやすいインターフェースを
OSFj M o t i f [ 5 , 6 , 7 , 8 ]
を用いて作成し、全体を一つのウインドウアプリケーション[ 3 , 4 ]
に発展させた[ 9 , 10 , 1 1 , 1 2 ] 0
シミュレー タのコマンド操作、回路図の入力/修正/保存、入力信号波形の設定等を、マウスを用いて対話的に簡 単にできるようにした。* 工 学 研 究 科 情 報 工 学 専 攻 料 工 学 部 情 報 工 学 科
2 5 命 E 里回 E
各シミュレータLCSS
論理回路シミュレータ
LCSS
は、ディジタル回路をシミュレーションするための論理回路シミュレー シヨン・システム( L o g i cC i r c u i t S i m u l . a t i o l l S y R t e m )
であり、1 9 9 1
年にワークステーション上に移 植された。このシステムは回路記述言語を使って記述された回路を、C
言語のソースファイルに変換し て、通常のC
コンパイラでコンパイルしそれを実行する、というパッチ処理形式のシミュレーションシ ステムであるD論理回路シミュレータ
LCSS
を用いてシミュレーションを行うためには、回路記述言語を用いて、LCD
ファイル、SIM
ファイル、DAT
ファイルと呼ばれる3
種類のファイルを、 viやEma<:Hなどのエデイ タを使って作成しなければならない。そして、コマンドラインからシミュレータを起動し、C
言語のソー スファイルに変換した後、C
コンパイラでコンパイルすると、実行ファイルができる。その実行ファイ ルに入力したい入力信号(DAT
ファイル)を渡して実行すると、シミュレーシヨンが行なわれ、結果がO ( L
レベル)、1(H
レベル)で出力されたタイミングチャートファイルができる。それを可キ見化するツー ルを用いて、出力信号波形を確認する。図1
にその様子を示す。詳しくは参考文献[ 1 ]
を参照されたい。LCD7Yイ)!.‑車t DATフ?イ)!.‑燦3 ※1しCDファイ)"
回路ユニットの名前や 機能、論理、結線情報
NIODNAUEMRTFPEI YNIT庁 pECc・QK‑‑dSa.HECig,hqJb.0 ,・ を記述
PA'τ可官:RN {
。
20,
40,
ELXOC NT GNNB0EE.IJJK‑GKK‑5
s
1.,5 AGN2D,2‑G53..AGNaD,3‑G5S., 60,80,
G O z t H . ",High Q ,"igh,CCRK‑‑lJ C1 = NEJK̲5(H, H, CO.O, CO.Q, CK̲I; 120,
G2zANNANNEEJJDDRK23‑‑‑‑5 555 tGOQ ,G10},
140,
C] = NEJK̲5(H, H, C2, C2, 0̲); 160,
C4寧 (CO.O,01.0, OJ.Q); 180,
C5 • NEJK̲5 (H, H, 04, G4, CJt̲);
0<1 = 05.0; 220,
QQGcba zG3QQ Q J 240,
冨C1.0; 260,
宜 CO.O;
END; END;
QdHi,ghz q c . q b . 0・ H1gh;
(2)シミュレーション実行
lct pc
・
E・
1cdLCD to C Transrator Veralon 1.00 Pil
・
'pc ..lcd'Warning ext・口1a1国 主it 'NEJK̲5' 10 undef1ned 1n un1t 'pc4s' warnlng ext・口a1 unit 'AND2̲5' 1・undef1ned 1n un1t 'pc・.'
同arnlng
・
xternal unit 'AND3̲S' is undefined in unit ・pc. '
lcs pc
・ ‑
LCD 81剛lation Code Generator V 1.00 Fl1. 'pc4. ..1m'
Flle 'pc
・
..lcd'Fl1e 'pc4s. .1m' FU.. 'pc
・
8.1cd'FUe 'pc
. ・
..1m・(3)シミュレーション結果の表示
lcg pc
・
..datNAMI! pc
・
8]0,
50,
10,
110,
1l0,
150,
110,
190,
210,
2]0,
250,
210,
※2SIMファイル
シミュレーションする 回路ユニットや注入す る信号名、観測したい 信号名を記述
※3DATファイル
回路に入力する信号列 を記述
j CC pc c
・
xec.C ‑lmain ‑llcss.
pc
・
8.C:
・
x・
ci a.out pc4.. dat
.
Logic Circuit Simurator Verslon 1.0 File 'pc4s .dat.; 馳 同 ・pc4s' T1r帽'10' T1同'20・ T1嗣 ・30・
.
‑
T1嗣 ・]00'.
TlME, 0 5 10 20 25 ]0
・
0・
5 50 60 65 10 80 85 90 100105110120125130140145150160165110180185 280285290 CK̲ 一一一一 一一一J一一一一一二一一一ーーー一一一一二一一一一ー一一一一一一一ー一一一一司一一一‑0 < 1 一 oc
Qb ‑‑‑̲一一一ー一一一一一一一一一ー一一一ー一一一一一 一ー一一一一一ーーー一一一一一一一一一一,
Qa 一二一一ー一一一一一一二一一一一一一一一一二一一一一一一一一一一ー一一一一一一一一一二一一一ー H1gh ‑ーーーーーーーーーーーーーーー司ーー司司命ーーーーーーーーーーーーー・ーーーーー句ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー四時句何色ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
図
1 :LCSS
を用いたシミュレーションの流れ3 3 5
3 作成したインターフェース ' l i v e r ' の構成
本研究で作成したインターフェース
' l i v e r '
全体(図2
に示す)は、回路図編集部、入力信号波形編集/出力信号波形出力部、シミュレーション実行部の
3
つに分かれており、それぞれ別のウインドウになっ ている。l i v e r
回路図編集部
‑ エ テ
sィタウインドウ・シミュレーション実行部 論理回路シミュレータE
I L C S S
シミュレーションウインドウ・
入 力 信 号 波 形 編 集 /
出力信号波形出力部
・インプットウインドウ・
図
2 :
システムの構;成ユーザは、まず回路図編集部で回路を作成し、次に入力信号波形編集部で入力信号波形を作成する。
その後、シミュレーション実行部で論理回路シミュレータ
LCSS
に、シミュレーションに必要なファイ ルを渡し、シミュレーションを実行する。その後、出力信号波形出力部で、出力信号波形を確認する。この様子を図
3
に示す。( 2 )
インプットウインドウで入力信号波形を作成
①エディタウインドウで回路図を作成
鍵T哩,77イル・E・崎圃'1'
ご仁
①インプットウインドウで出力信号波形確認
③シミュ…~~~ゥで
シミュレーションする‑ ‑ 聞 刷 創 ・ ‑ ‑
.1CII'・・副園中舗脚・・・ψ ヘルアe担'
̲ . . . .
• ~
図
3 :' l i v e r '
でのシミュレーションの流れ3 . 1 回路図編集部
ウインドウ上でマウスを使って、実際の回路記号で回路図を編集することができる。この回路図を ファイルに保存し、同時に、
LCD
ファイル(回路ユニットの名前や機能、論理、結線情報を記述)、SIM
ファイル(シミュレーションする回路ユニットや注入する信号名、観測したい信号名を記述)を自動的に 作成することができる。Loglc Clr則ISlmulalor '11v・f,[ed川│盤情幽棚鵬糊脚細雌蝉幽醐剖│
終了
< Q l
ファイル<[l 編集<p
劃量< ! ! l
.lf献サイズ{主} へルア< H l
│回路図編集領域│
部品選択 領 域
ファイル名 選択領域
4J1t‑f' .. ・1,1.1‑1泊四施,
図
4 :
回路図編集部:エディタウインドウ ここでは次のようなことができる。‑終了
回路編集の終了.….エディタウインドウを閉じる。回路が変更されていて保存されていない場合、
ダイアログが出現し、ユ}ザに確認を求める
o
‑部品
Draw.
….部品を描画したり、配線をヲi
いたり、配線を接続したりする。一部品を描画する場合
部品名選択領域から描画したい部品を選択し、回路図編集領域にマウスカーソルを移動させる とラパーバンドがついてくるので、部品を描画したい場所でマウスの
1
ボタンをクリックする と部品が描画されるo2
ボタンおよび3
ボタンで部品の向きを変更することができるo一配線を引く場合
部品名選択領域から
" l i n e "
を選択する。次に、接続したい部品のピンの上でマウスの 1ボタン をクリックする。配線は途中で90
度曲げることができ、その時は2
ボタンをクリックする。3
ボタンをクリックすると一つ前の曲り角まで戻る。(取り消し) ー配線を接続する場合部品名選択領域から
" j u n c t i o n "
を選択する。次に、接続したい配線上でマウスの 1ボタンを クリックするとそこに接続点がおかれ、配線同士が接続される。3 3 7 Seled
….デリート、ヤンク、ペースト、部分保存等を行なう部品を指定する。回路図編集領域上でマウスの
1
ボタンを押したまま、マウスカーソルを移動させると、長方形の ラバーバンドが表示される。マウスの1ボタンを放すと、ラパーバンド内の部品が 選択される(複数部品選択)。また、直接部品をクリックすることにより、その部品を選択することもできる(単一部品選択)。
Undo
・….直前に行なった動作を取り消す。もう一度押すと元に戻る。Again
…・・もう一度同じ部品を描画する。同じ部品を複数個描画する時に使用する。Redraw.
….画面を再描画するo何かが原因で画面が乱れた時に使用する。‑ファイy
レ
オープン.….保存した回路図ファイル
(DRW
ファイル)をオープンするo ファイル名選択領域にDRW
ファイルのリストが表示されるので、そのファイルを選択すると、その回路 が回路図編集領域に読み込まれるo
保 存 …..編集中の回路図をファイルに保存する。既にファイルが存在する場合はダイアログ が出現し、ユーザに確認を求めるo
部分保存.…・
" S e l e c t "
で指定された部品をファイルに保存する。新 規 .….回路図編集領域をクリアする。
印刷 …..編集中の回路図を
P o s t s c r i p t
プリンタに出力するo 環境変数でプリンタ名を指定‑編集 デリート ヤンク ペースト
しておく
o
ファイルに出力することもできるo
…..
" S e l e c t "
で指定された部品を削除し、バッファに格納するo. .
" S e l e c t "
で指定された部品をバッファに格納するo…..バッファに格納されている部品を描画する。回路図編集領域にマウスカーソ ルを移動させると、ラパーバンドがついてくるので、ペーストしたい場所で マウスの1ボタンをクリックすると、バッファ内にある部品がペーストされ る。
入力端子名変更..…入出力端子の名前を変更する。入出力端子名の名前は、指定しなければそれ ぞれ
"INx ぺ "OUTx " ( ' x '
は数字)となるo
部品内容確認 …..モジュール化した部品の回路図を、別のエディタウインドウを聞き、そこに 読み込む。
文字列描画 .….回路図中に任意の文字列(コメント等)を書き込む。文字列描画ダイアログ が出現するので、そこに任意の文字列を入力すると、マウスカーソルにラパー バンドがついてくるので、書き込みたい場所に移動して、マウスの1ボタン を押すと、文字列が書き込まれる。
遅延時間変更 .….遅延素子が持つ遅延時間を変更する。遅延素子とは回路に遅延時間を持たせ るため、導入した架空の素子である。
‑ 登 録
部品登録…・.編集中の回路を一つの部品として部品リストに登録する(モジュール化)。もちろん、
モジュール化した部品は、他の回路図で使用することができる。
部品抹消…..モジュール化した部品を、部品リストから削除する。
・用紙サイズ
A4
回路図編集領域およびプリントアウト時の用紙サイズを、A4(
縦20.9cm x
横2 9 . 6 c m )
、B4 . . D4(
縦
25.5em x
横3 6 . 2 e m )
、A3(
縦2 9 . 6 e m x
横4 1 . 8cm)
のいずれかに設定する。A3
3 . 2
入 力 信 号 波 形 編 集 / 出 力 信 号 波 形 出 力 部回路に入力したい信号波形をマウスを使って描くことができ、
DAT
ファイル(回路に入力する信号 列を記述)を可視的に作成することができる。また、シミュレートした結果、出力される出力信号波形 は、入力信号波形と共にこのインプットウインドウ上に表示されるo欄E磁鋭
I L o g l cC l r c u l l S l r n u l a t o r ' 1
Iv・f【・I n p u t ]
終了{旦}ファイル(I.)時間(1)。
10 20 ) ) 柏 5 0 ω 7 0帥 割 1帥 110 120 130 1岨 150 160 1;00日日ト I~ 一一一寸一一一ァ
日 目 t J ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ i A 1J~習形「
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・
εt‑‑‑d自 由
﹄
‑M AL
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同‑elee‑‑‑
dppstt
図
5 :
入力信号波形編集/出力信号波形出力部:インプットウインドウ ここでは次のようなことができる。‑終了
波形編集の終了…・・インプットウインドウを閉じるo入力信号波形が変更されていて保存されて いない場合、ダイアログが出現し、ユーザに確認を求める。
‑波形
DRAW
….範囲を指定して入力信号波形を入力(変更)する。入力信号波形を変更する時間を、マウスの
1
ボタンをクリックした場所から、マウスの2
ボタンをクリックした所 までと、定める。下記" H I " , "LOW'¥"HL" , "LH"
ボタンを押し、変更したい 入力信号波形上で、マウスの3
ボタンをクリックすると、変更される。DRAW2
,….入力信号波形を一つ一つ入力(変更)する。マウスカーソルを移動させ、1
ボタン を押しながら、上に動かすとHigh
レベルに、下に動かすとLow
レベルになるo
1ボタンを押しながら横に移動すると、次々と信号波形を入力することができる。
HI
…・"Draw"
で指定した入力信号波形をHigh
レベルにするoLOW
…."Draw"
で指定した入力信号波形をLow
レベルにする。HL
…,"Draw"
で指定した入力信号波形をHigh , Low
レベルの繰り返しパターンにする。LH
…・・"Draw"
で指定した入力信号波形をLow , High
レベルの繰り返しパターンにする。TIMECH.
…・信号波形の長さ(総入力時間)を変更する。マウスカーソルに縦軸のラパーバンド がついてくるので、左右に移動させると入力信号波形の総入力時間が増減する。マウスの1ボタンをクリックすると、決定するo
3 3 9
‑ファイl
レ
オープン….,保存した入力信号ファイル
(DAT
ファイル)をオープンする。ファイル名選択領域 にDAT
ファイルのリストが表示されるので、そのファイルを選択すると、その回 路が入力信号波形編集領域に読み込まれる。保存 .….編集中の信号波形をファイルに保存する。既にファイルが存在する場合はダイアロ グが出現し、ユーザに確認を求める。
新 規 .….信号波形編集領域をクリアする。
印刷 …..編集中の入力信号波形およびシミュレーション後の出力信号波形を
P o s t s c r i p t
プ リンタおよびファイルに出力する。‑時間
時間間隔変更.….信号波形の単位時間(波形一つの長さ)を変更するD 時間間隔変更ダイアログ が出現するので、スライダーを操作すると、信号波形の単位時聞が変更できる
o
3 . 3 シミュレーション実行部
ボタン操作だけで、既存の論理回路シミュレータ
LCSS
にパッチ処理コマンドを渡すことができる口 すると、シミュレートの経過に関する情報が表示される。シミュレーションが終了すると、前述のイン プットウインドウに出力信号波形が表示される。」 盟 竺
E ω
ItSl剛l仰r
・Ilver・I
・ 岡 山t刷1
終了(gl
a
髄編集( h
l湖須腺{坦}へ
)1..:フ"(H)白圃・e叫~lCSS
I~山 pd 一vt
一
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一四 百一 2 3一 日
明 日一
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一叫山町四淀川白川町川同四四四回岡山一淀川mm
一 時四 一
MMMMMMLm一‑rz'Mn'ETET'守'T'T'TETE
守 ' 守' Y
・
T‑T''ET'T'TET'T・
T'T‑VET・
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T・
'EVE1 L一 一 句
﹄寸
﹄寸
H4 H4
岡山川
MM M
哩日
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‑ ‑
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"
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ー一昨=町一一日=η=tt叫・
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= 回 一 一 旧
‑‑==・=・=sgd・du=‑‑AH一
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= 4
= J J L M L U
=
=
‑
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=
= U 4 4 開
・
・
=
=
図
6 :
シミュレーション実行部:シミュレーションウインドウ ここでは次のようなことができる0・終了
回路編集の終了…..システム
' l i v e r '
全体を終了する。エディタウインドウおよびインプットウイ ンドウ上で、保存されていない回路および入力信号波形がある場合、ダイア ログが出現し、ユーザに確認を求める。‑ウインドウ
回路編集.…・回路図編集ウインドウをオープンする。複数個開く事が出来る。
波形編集..…信号波形編集ウインドウをオープンする。
‑シミュレーション
3 . 4
PP
….回路図記述言語をC
言語のソースプログラムに変換する。このボタンをクリックした 後、シミュレーションしたいLCD
ファイルを選択し、"GO"
ボタンをクリックする と、シミュレータにコマンドが渡る。その結果、シミュレータからのメッセージが表 示されるo
DATA
…..シミュレーションする信号名から、C
言語のソースプログラムに変換する。このボタ ンをクリックした後、シミュレーションしたいSIM
ファイルを選択し、"GO"
ボタ ンをクリックすると、シミュレータにコマンドが渡る。その結果、シミュレータから のメッセージが表示される。CC
….C
コンパイル。" P P " , "DATA"
で作成されたC
言語のソースファイルを、コンパイ ルする。その結果、コンパイラからのメッセージが表示される。TIME
…..シミュレーション実行。このボタンをクリックした後、回路に注入するDAT
ファイ ルを選択し、"GO"
ボタンをクリックすると、シミュレーションが実行されるoその 結果、インプットウインドウ上に出力信号波形が表示される。ヘルプウインドウ
全てのウインドウに、ヘルプ機能を追加することにより、初心者の手助けとなるようにした。これに より、ユーザは、使い方がわからないボタン等の正しい使い方や、シミュレーションの仕方等を知るこ とができるo
‑【シミュレーション詣
7
の涜れ】:詰里回路シミュレータ 11ver、で
t
事里回路をシミュレートする には、以下の手順で諸ラします.1. 回路図編集ウインドウで回路図を作成し、ファイルに保存 する.
図
7 :
ヘルプウインドウ ヘルプには次の3
つのメニューがあるD‑コンテキスト
使い方がわからないボタンや領域のヘルプを見ることが出来るo メニューで"コンテキスト"を選 択すると、マウスカーソルが"?"(クェスチョンマーク)になるので、わからないボタンや領域にそ のカーソルを移動させ、 1ボタンをクリックすると、ヘルプウインドウが聞き、ヘルプメッセージ が表示される。長いメッセージはスクロールパーで上下に移動して見ることができる。
‑概要
シミュレーションの概要を見ることが出来る。メニューで"概要"を選択すると、ヘルプウインド ウが開き、シミュレーションの概要が表示される。スクロールバーで上下に移動して見ることがで きる。
‑ノfージョン
' l i v e r '
のパージョンの情報が表示されるo3 4 1
4 まとめと今後の課題
既存のパッチ処理形式の論理回路シミュレータが
X
ウインドウを使って対話的に使用できるようになっ た。入力信号波形及び論理回路が可視的に作成でき、特にシミュレータについての専門的な知識がなく ても、論理回路をシミュレートすることができる。また、ヘルプ機能を追加することにより、初心者の 手助けとなるようにした。今後は、異なるエディタウインドウ問でのコピー&ペースト機能の実現、信号波形のパターンサー チ機能等、キーボードのみ、あるいはマウスのみで使用できるようなインターフェースを実現する予定 であるD
シミュレーションウインドウ
L・glcS信回訓 S嗣叫副町可H・~' [・1m叫副l明司11明週・~NI即席園僻削.柑咽",IJ蝿配
へJレフ"(附
工テsィタウインドウ
LOII比 印 刷115蜘 叫 副or'liY..' (edtlJIμ田 川 園
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二喝
終了《旦3 フ T イ J~( !.l 鑓集(~) 量級(!l)芹秘サイズ{亘}
Junct1開 IH 凪n
T1IUt'
ヘルプウインドウ エディタウインドウ
‑【シミュレーション野守のilttl
笛理@Jdシミュレータ11vRrで鎗理@Jdをシミュレートする
には.以hの手順で街寺します.
1 す 零 時 ウ ィ ン 門 沼 掴 叩 し フ 川 崎
9ローズ
へルア附}
一
・ 四 割 拠 網 個 個 ] 0 .. . 1CIO U・12・lJ・1岨1駒1凪Z陣
出力信号 図
8 :
作成したインターフェース' l i v e r '
全体の様子参考文献
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叫i :
プログラミングX Window
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向 5 司 ] Motif 1 . 2 Progra
占. m r
即I[伊附
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悶. ' a m m e
引1
山Gu
凶i d
巾e
,S
臼unM i c α r o
泌S
旬町y
戸s t
悦;疋ems
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