Введение к работе
Актуальность. Процесс проектирования дискретных
управляющих и вычислительных систем состоит из архитектурного, логического, конструкторско и технологического этапов. Именно третьему и четвертому этапам, как более трудоемким и рутинным, посвящены первые разработки и современные коммерческие САПР ( OrCAD, P-CAD, CADdy и др. ). САПР ориентированных специально на архитектурный и логический этапы не было. Обходились имеющимися САПР. По мере того как эти средства стали в недостаточной мере удовлетворять потребности, возникающие на архитектурном и логическом этапах, появились пакеты специально ориентированные на них ( Electronics Workbench . Design Center, MR-CAD. СИМПАТИЯ и др. ). Но по прежнему актуальными остаются проблемы совмещения в одной системе моделирования арифметических и логических операций . и открытытого алфавита логики , а также средств обеспечивающих создание проектов большой размерности.
С развитием графического способа ввода информации он стал базовым во многих САПР. Однако, анализ существующих пакетов показывает что. реализованный в них графический ввод требует от пользователя достаточно много рутинной работы.
Поэтому назрела потребность в автоматизации графических операций , особенно при создании семантических структур.
В существующих системах имитационного моделирования реализованы синхронные и асинхронные режимы моделирования. которые в силу временной детализации существенно затягивают процесс моделирования. В ряде экспериментов такая детализация не требуется. Поэтому возникает потребность в создании ускоренных исследовтельских режимов моделирования ( дисхронный и монохронный ), не учитывающих микропереходные процессы.-
Задачи создания графических и функциональных средств для САПР исследовались в работах Е.С.Азепова, С. С. Бадулина. "М.Брейера. С.И.Баранова.- В. П. Битюцкого. Л.А.Богданова. Н.П.Бусленко, М.А.Гаврилова. В. М. Глушкова, Е.И.Гурвич, Л.В.Зайцева. А.И.Козлова, Е.Н. Колесника. И. А.'Кононенко. С.А.Майорова. Г.Г.Рябова. И.О.Ситникова. В.П.Чиства и других. -
Цель работы состит в разработке и реализации базового графо-функционального комплекса ( ГФК ) высокого уровня САПР 'управляющих и вычислительных систем.
Для достижения этой цели решаются следующие задачи:
-
Создание автоматизированного графического редактора для формирования эскизов сетей многополюсников, представляемых на выходе в виде списков элементов и цепей, доступных для построения функционального описания сети.
-
Создание средств автоматической поддержки иерархического графического редактирования больших схем.
-
Создание средства отображения иерархических сетей многополюсников в систему логических и арифметических функций.
-
Разработка рекурсивной модели сети ( R-модели ), допускающей дисхронный, монохронный, синхронный, асинхронный режимы интерпретации по функциональному представлению сети.
-
Использование графо-функционального комплекса САПР для реализации прикладных систем.
Метод исследования. При разработке графо-функциональных средств использован аппарат теорий графов и конечных автоматов.
На зашиту выносится базовый графо-функциональный комплекс высокого уровня САПР, обеспечивающий создание и моделирование больших управляющих и вычислительных систем на архитектурном и логическом этапах проектирования, включающий в себя:
-
схемный графический редактор с автоматизированными операциями размещения элементов и трассировки цепей, в том числе семантической, допускающий создание проекта по частям с последующей автоматической сборкой и формирующий на выходе открытое структурное описание сети;
-
средства автоматического формирования по структурным описаниям сетей условных графических обозначений (УГО) и их коррекции, обеспечивающих иерархическое проектирование;
-
средства поддержки функционально интерпретируемых групповых контактов, их :подгрупп, групповых связей и сокращенных УГО ( СУГО ), предназначенных для резкого повышения размерности создаваемых проектов;
-
средства отображения структурных описаний сети в систему логических и арифметических функций в виде вычислимой
иерархической последовательности ( функционального описания ): 5. средства отображения функционального описания в рекурсивное представление ( R-модель ). допускающее интерпретацию в синхронном и асинхронном режимах, а также в ускоренных исследовательских режимах ( дисхронном и монохронном ).
Практическая ценность:
-
Повышение комфорта и производительности при использовании графического редактирования сетей многополюсников и возможность создания больших проектов, которые нереализуемы в распространенных САПР.
-
Повышение скорости имитационного моделирования за счет использования исследовательских режимов.
-
Использование ГФК при -реализации САПР дискретных систем ДИСКО и конструктора экспертных систем промышленного назначения.
Внедрение. Созданная на основе разработанного ГФК САПР ДИСКО внедрена в учебный процесс кафедры вычислительной техники физико-технического факультета и кафедры автоматики и информационных технологий радиотехнического факультета Уральского государственного технического университета.
На основе ГФК создан конструктор экспертных систем, с помощью которого был создан тренажер мастера доменной печи, внедренный на АО "Чусовской металлургический завод".
На выставке "Программное обеспечение и прикладные системы ИИ", проходившей в г.Твери в рамках III Всесоюзной конференции по искусственному интеллекту в 1992 году, системе"'ДИСКО присуждена первая премия.
Работа "Концепция модульной САПР со встроенными средствами развития, ориентированными на графическое представление схем потоков данных" была премирована на конкурсе Института машиноведения УрО РАН "Лучшая научная работа 1996 года".
Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в tl-12] и докладывались на Международной конференции "Автоматизация проектирования дискретных'-систем", Минск. 1995 г., Всероссийской конференции "Новые информационные технологии в исследовании дискретных структур", Екатеринбург. 1996 г.
Международной конференции EWITD'96. Москва. 1996 г.; Международной научно-практической конференции "Моделирование интеллектуальных процессов проектирования и производства". Минск, 1996 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано .10 статей и 2 тезиса докладов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на XXX страницах, списка литературы (128 названий) и приложений.
