Эффективная методика обработки и анализа данных при синтезе структур встроенных компьютерных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат технических наук Третьяков, Сергей Вячеславович
- Специальность ВАК РФ05.13.11
- Количество страниц 117
Оглавление диссертации кандидат технических наук Третьяков, Сергей Вячеславович
Введение
Глава 1 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ ВСТРОЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ . И
1.1 Технология проектирования ВКС . И
1.1.1 Компонентная база ВКС . И
1.1.2 Инструментальные средства проектирования ВКС
1.2 Комплексный подход к проектированию структуры конкурентоспособной ВКС
1.3 Этапы проектирования встроенной компьютерной системы . 37 Выводы по главе
Глава 2 ПОСТРОЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВСТРОЕННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ
2.1 Комплексный подход к проектированию встроенной компьютерной системы
2.2 Построение функциональной модели встроенной компьютерной системы
2.3 Построение блочной функциональной модели системы.
2.4 Декомпозиция функциональной модели ВКС
2.5 Оценка качества выполнения декомпозиции модели ВКС
2.6 Оценка параметров функциональной модели ВКС
2.6.1 Использование функции максимального правдоподобия для оценки параметров модели
2.6.2 Использование байесовских оценок параметров модели
2.6.3 Оценка параметров модели при неполной информации о целевых характеристиках системы
Выводы по главе
Глава 3 ВЫБОР ПРОГРАММНЫХ И АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВКС
3.1 Оценка взаимодействия простых целей при проектировании ВКС
3.2 Оценка влияния факторов на достижимость простых целей при проектировании ВКС
3.3 Оценка индикатора достижимости простых целей по значениям факторов
3.4 Использование функции полезности для оценки альтернативных вариантов
Выводы по главе
Глава 4 РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРТНЫХ
ОЦЕНОК ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ВКС
4.1 Модуль главного окна программы
4.2 Ввод данных
4.2.1 Входная форма «Матрица критериев»
4.2.2 Входная форма «Факторы и критерии»
4.3 Вывод данных
4.3.1 Выходная форма «Матрица отобранных критериев»
4.3.2 Выходная форма «Отобранные факторы и критерии»
4.3.3 Выходная форма «Связи отобранных критериев»
4.3.4 Выходная форма «Связи отобранных факторов с критериями»
4.4 «Сервис» - прямая работа с таблицами базы данных
Выводы по главе
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», 05.13.11 шифр ВАК
Математическое и программное обеспечение структурного проектирования встраиваемых компьютерных систем2009 год, кандидат технических наук Кокорев, Василий Викторович
Методы формирования и выбора архитектурных решений специфицируемых вычислительных систем на основе инвариантных моделей поведения2000 год, доктор технических наук Топорков, Виктор Васильевич
Математическое моделирование и синтез вычислительных и управляющих логических устройств2004 год, доктор технических наук Чебурахин, Игорь Федорович
Автоматизация синтеза многоуровневых схем дискретных преобразователей информации на задаваемом избыточном элементном базисе1999 год, кандидат технических наук Пышкин, Евгений Валерьевич
Теоретические и методологические основы высокоуровневого проектирования встраиваемых вычислительных систем2010 год, доктор технических наук Платунов, Алексей Евгеньевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективная методика обработки и анализа данных при синтезе структур встроенных компьютерных систем»
Относительно новое понятие «встраиваемые системы» (embedded systems) сродни таким понятиям, как автономные управляющие системы, специализированные ЭВМ, бортовые компьютеры. Это объясняется тем, что встраиваемые компьютерные системы (ВКС) представляют собой совокупность программных и аппаратных средств, реализующих алгоритм управления, и, по сути своей, являются управляющими ЭВМ. При этом ВКС могут быть автономными, работающими практически без участия человека и других вычислительных средств, или являться подсистемами, управляемыми человеком или другими вычислительными системами.
ВКС обладают следующими ярко выраженными свойствами:
- низкой стоимостью;
- малыми весогабаритными параметрами (при этом они конструктивно неразделимы с устройствами, в которые встраиваются);
- малым энергопотреблением.
Очевидно, что чем ярче выражены эти свойства, тем шире круг применения ВКС. При этом, они так же, как и управляющие ЭВМ, должны работать в условиях реального времени и обладать высокой надежностью.
Использование ВКС для управления различными устройствами и технологическими процессами было предопределено применением новой компонентной базы - микропроцессорных и микроконтроллерных БИС с архитектурой, похожей на структуру вычислительных машин. Эта элементная база появилась в начале 70-х годов прошлого века отнюдь не по желанию разработчиков управляющих систем. Причиной ее появления стала настоятельная потребность производителей микросхем найти рынки сбыта для своей продукции - микросхем с высоким уровнем интеграции. Проектирование таких микросхем требовало больших капиталовложений, и было экономически целесообразно только при их последующем массовом производстве.
Новая элементная база носила универсальный характер, а ее специализация для нужд потребителей достигалась путем занесения в память (для микропроцессорных БИС во внешнюю память, для микроконтроллеров в память на кристалле), так называемой, целевой программы, реализующей требуемый алгоритм управления. Программная реализация позволила во многих случаях резко уменьшить стоимость, повысить надежность и приблизить алгоритмы работы микропроцессорных устройств к теоретически необходимым.
Для разработчиков управляющей аппаратуры микропроцессорная элементная база оказалась весьма заманчивой, так как позволяла в ряде случаев, избавившись полностью или частично от "жесткой логики" (сугубо схемотехнических решений), сократить время разработки и объем аппаратуры, сделать ее более гибкой. Гибкость, т.е. допустимость легкого изменения алгоритмов функционирования во время эксплуатации аппаратуры, и возможность реализации более сложных алгоритмов управления явились, пожалуй, самыми главными отличиями микропроцессорного поколения управляющей аппаратуры. Эти отличия, в свою очередь, позволили во многих случаях по-новому посмотреть на сам управляемый процесс и на требования к микропроцессорной компонентной базе. При этом потребители микропроцессорной компонентной базы стали влиять на ее эволюцию, т.е. возникла "обратная связь", теперь уже побуждающая производителей микросхем прислушаться к ним.
Однако сразу стало ясно, во многих случаях перевести ВКС полностью на микропроцессорную элементную базу не представляется возможным из-за недопустимо большого времени, затрачиваемого на программную реализацию алгоритмов, носящую принципиально последовательный характер. Одним из путей преодоления этой ситуации было повышение производительности компонентной базы и разработка в составе микроконтроллеров специализированных схем, реализующих часто встречающиеся в технике фрагменты алгоритмов, требующих для своего выполнения повышенного быстродействия. В частности, в микроконтроллерах, таким образом, реализуются стандартные интерфейсы и протоколы связи с внешними устройствами.
Другим путем повышения быстродействия ВКС стало использование другой современной компонентной базы - программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) и языков описания аппаратуры (типа VHDL), что позволило во многих случаях избавиться от нерегулярных элементов «жесткой» логики и сделать процесс разработки аппаратуры похожим на процесс написания программ. Библиотеки программных описаний реализаций блоков аппаратуры на ПЛИС стали использоваться многократно в различных разработках ВКС в качестве типовых решений.
Получили распространение так называемые одноплатные ЭВМ и были стандартизованы интерфейсы для них (например, шина PC 104). ВКС на их базе имеют, как правило, избыточность программно-аппаратных компонентов относительно решаемых функциональных задач, ведущую к повышению их стоимости. Однако их применение сокращает сроки разработки конечного продукта.
Дальнейший прогресс микроэлектроники породил так называемые «системы на кристалле». Технология использования «систем на кристалле» позволяет, частично используя библиотечные описания, поместить в одной микросхеме микропроцессорное ядро требуемой конфигурации и все дополнительные специализированные аппаратные модули, необходимые для реализации алгоритма управления, т.е. реализовать ВКС в одной микросхеме. В отличие от проектирования заказных микросхем весь технологический процесс, как при проектировании, так и при производстве может проводиться силами разработчика ВКС.
Отдельно следует отметить, что на выбор компонентной базы ВКС существенно влияет наличие и стоимость соответствующих инструментальных средств проектирования.
Процедуру проектирования структуры разрабатываемой ВКС можно представить как задачу выбора рационального альтернативного варианта из допустимого множества возможных проектных решений.
Допустимым вариантом проектного решения системы будем называть вариант, обеспечивающий требуемые техническим заданием (ТЗ) функциональные возможности, т.е. обработку определенного объема информации в соответствии с алгоритмом управления за время, не превышающее заданной величины. Кроме того, должны удовлетворяться дополнительные функциональные требования ТЗ: конструктивно-технологическое исполнение ВКС, эксплуатационные требования и др.
При этом одни элементы структуры ориентированы на реализацию некоторых частей алгоритма программным путем, используя известные микроконтроллеры или их ядра на ПЛИС, другие - аппаратным на дополнительных специализированных схемах, которые в свою очередь могут выполняться на различной компонентной базе. Для разработчиков ВКС проблемы проектирования, оценки и выбора аппаратных и программных компонентов становятся все более актуальными из-за постоянного роста номенклатуры компонентной базы и расширением областей применения ВКС.
Однако, для формирования набора допустимых структурных решений необходима соответствующая методика.
В первой главе работы подробно рассматривается итеративный процесс проектирования допустимых структур ВКС.
Тенденции повсеместного внедрения ВКС порождают определенные специфические требования к их разработчикам [19, 20, 28, 43]. На первый взгляд большинство встраиваемых систем являются довольно простыми устройствами, и поэтому их проектирование доступно небольшим коллективам разработчиков. Однако рыночные отношения и рост числа таких коллективов порождает множество альтернативных проектов и конкуренцию между ними. Поэтому при разработке и последующем маркетинге на первый план выходят критерии, влияющие на их конкурентоспособность.
Исходя из многовариантности структур ВКС, в первой главе работы предложен аддитивный критерий конкурентоспособности для выбора рациональной структуры в виде свертки важнейших компонентов, оценивающих степень реализации обязательных и дополнительных функций, время и стоимость проектирования системы и др. Рассматриваются факторы, влияющие на оценку соответствующих компонентов.
Во второй главе рассматриваются методы построения функциональной модели процесса проектирования ВКС и рационального разбиения проектируемой системы на функциональные блоки.
Формирование совокупности связанных функциональных элементов встроенной системы, распределение данных и распределения подфункций системы по функциональным элементам, связано с решением задачи декомпозиции системы на подсистемы. В качестве критерия декомпозиции системы выбирается минимизация связей между функциональными элементами при условии, что каждый функциональный элемент в состоянии выполнить все свои подфункции. Для этого описывается поведение потоков данных в системе в целом и между подфункциями функциональных элементов. Разработана методика проведения декомпозиции системы, уменьшающая потоковую связность функциональных элементов между собой.
В третьей главе рассмотрены методы решения задачи выбора аппаратных и программных компонентов встроенной вычислительной системы при наличии неполной информации о ее целевых характеристиках. После того, как получено удовлетворительное разбиение системы на подсистемы, наступает этап проектирования структуры каждого функционального элемента системы с использованием имеющейся в распоряжении компонентной базы.
Для решения проблемы разбиения структуры ВКС на подсистемы должны учитываться данные экспертных оценок специалистов.
В этой же главе предложен эффективный метод обработки экспертной информации, позволяющий построить многоэтапную процедуру принятия решения.
Из-за того, что количество простых целей и факторов влияния, даже при небольшом числе исходных целей, может быть очень большим, возникает задача их количественной оценки и ранжирования для последующего выбора наиболее значимых целей и наиболее эффективных факторов.
Для решения этой задачи используется матрица взаимодействия простых целей. Далее для решения задачи эффективного проектирования функционального элемента на основе экспертных данных в диссертации предложена трехэтапная процедура.
В четвертой главе описывается программная реализация системы обработки экспертных оценок при проектировании ВКС. Эта программа является частью системы поддержки принятия решения о конкурентоспособном варианте системы. Экспертные оценки основываются на опыте экспертов, результатах проведенных ими экспериментов и выполненных ранее проектах.
Для каждого простого критерия вычисляется интегральная экспертная оценка, и сравнивается с пороговыми значениями. Критерии, признанные незначимыми, исключаются из рассмотрения.
Аналогичным образом производится экспертная оценка влияния факторов на достижимость простых целей. Здесь производится вычисление интегральной оценки каждого фактора, которые сравниваются с пороговыми значениями и выявляются факторы, признанные экспертами значимыми.
Проблема сходимости оценок, часто возникающая при итеративном применении этих оценок, решается в работе за счет применения экспертной системы нейлоровского типа.
В качестве примера практического применения предложенной методики и использования разработанного программного обеспечения приведен пример проектирования структуры устройства для сбора информации с территориально распределенных объектов (работа выполнялась для ООО «Сервис Плюс»).
Цель работы заключается в разработке новой эффективной методики обработки и анализа данных, предназначенных для синтеза структуры встроенных компьютерных систем (ВКС) и для выбора наилучшего ее варианта.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
- построение общей модели проектирования встраиваемой вычислительной системы;
- оценка параметров модели по результатам экспертной оценки специалистов;
- разработка методов уточнения параметров модели на основе экспериментов и испытаний;
- разработка системы обработки экспертных оценок для поддержки принятия решения о наилучшем варианте системы, основанного на результатах проведенных экспериментов и выполненных ранее проектах.
Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретически с использованием аппарата системного анализа и системного проектирования, методов декомпозиции задач и алгоритмов, а также методов синтеза алгоритмов. Предложенная методика проектирования подтверждена характеристиками разработанных вычислительных комплексов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- Разработана модель процесса проектирования конкурентоспособных структур ВКС;
- Предложен метод декомпозиции функциональной структуры ВКС при проектировании, позволяющий производить ортогональное или квазиортогональное разбиение ее на функциональные элементы;
- Предложены и исследованы критерии оценки реализуемости и качества декомпозиции структуры ВКС, оценивающие связность элементов полученного разбиения, применительно к технологии «систем на кристалле»;
- Модифицирована методика обработки экспертных данных при выборе структуры и функциональных компонентов, реализующих элементы этой структуры. Разработана методика оценки достижимости совокупности значимых простых целей посредством имеющихся факторов;
- Предложена модель оценки качественных параметров процесса проектирования ВКС, позволяющая формировать интегральный показатель ее конкурентоспособности, учитывающий влияние, вносимое каждым локальным показателем иерархической структуры в обобщенную оценку.
Практическая ценность. На основе проведенных исследований и предложенных методов разработан алгоритм экспертной оценки параметров достижимости целей проектирования, и выбора наиболее эффективного решения из числа рассматриваемых альтернатив.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на Международных научно-практических конференциях:
- "Фундаментальные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права" (г. Сочи, 2006);
- "Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании" (г. Одесса, 2006);
Положения диссертации докладывались на научных семинарах кафедры "Персональные ЭВМ и сети" (МГУПИ).
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах.
Похожие диссертационные работы по специальности «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», 05.13.11 шифр ВАК
Методология автоматизированного проектирования технического обеспечения АСУТП2009 год, доктор технических наук Ахремчик, Олег Леонидович
Денотативно-объектная модель вычислений для встроенных систем2008 год, кандидат технических наук Лукичев, Александр Николаевич
Автоматизация проектирования систем цифровой фильтрации в базисах ПЛИС и заказных микросхем2008 год, кандидат технических наук Плотников, Павел Владимирович
Методика формирования моделей цифровых устройств в САПР ПЛИС2004 год, кандидат технических наук Лобачев, Глеб Александрович
Разработка и исследование алгоритмов структурной декомпозиции управляющих систем2000 год, кандидат технических наук Беляев, Виктор Афанасьевич
Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Третьяков, Сергей Вячеславович
9. Результаты работы внедрены в ООО «Сервис Плюс» и в Московском государственном университете приборостроения и информатики.
10. Показано, что при разработке встроенной компьютерной системы необходимо решение следующих взаимосвязанных задач:
- эффективной реализации алгоритмов управления в соответствии с техническими требованиями;
- достижения заданных технико-экономических показателей (допустимой стоимости изделия, надежности функционирования, ограничений на весогабаритные характеристики изделий, требования, связанные с особенностями среды их функционирования);
- соответствия действующим стандартам и сертификационным требованиям;
- выполнения ограничений по срокам проектирования и подготовки производства.
11. Проанализированная современная элементная база для построения встроенных компьютерных систем.
12. Рассмотрение работ, посвященных проектированию встроенных компьютерных систем, выявило два основных направления исследований -выбор общей парадигмы конструирования встраиваемых систем и технологии проектирования программного обеспечения реального времени для них. При этом почти не рассматриваются вопросы, связанные с особенностями новой компонентной базы и методики получения достоверных экспертных оценок ее параметров при синтезе структуры ВКС.
13. Показано, что требования технического задания к разрабатываемой ВКС можно разделить на функциональные и конструктивно-технологические. Функциональные требования определяют алгоритм управления объектом, в который встраивается ВКС, в то время как конструктивно-технологические требования определяют способы и средства реализации функциональных требований. Конструктивно-технологические требования задают и некоторые другие параметры, не определяющие собственно алгоритм функционирования ВКС, но связанные с условиями эксплуатации - надежность, потребляемая мощность, температурный диапазон.
14. Показано, что проблема рационального выбора структуры микропроцессорных систем управления не может быть полностью решена путем формального поиска целевой функции при рассмотрении формальных моделей управляющих вычислительных систем. Варианты структур задаются перечислением альтернатив, либо диапазонами изменений присущих им параметров. Особую роль здесь должны играть методы экспертных оценок, которые привносят "здоровую" эвристику в решение таких задач.
15. Показано, что сроки проектирования ВКС напрямую зависят от используемых инструментальных средств проектирования и квалификации разработчиков. Применение внутрисхемных эмуляторов позволяет решить почти все проблемы, связанные с отладкой и тестированием программного обеспечения и аппаратуры. К сожалению, крупным недостатком внутрисхемных эмуляторов является их высокая цена.
16. В главе сформулирован критерий конкурентоспособности проектируемой ВКС, который формируется как аддитивный критерий, осуществляющий свертку важнейших компонентов.
17. В работе предложен комплексный подход к проектированию встраиваемой компьютерной системы:
- построение функциональной модели проектируемой системы;
- разбиение разрабатываемой системы на минимально связанные функциональные элементы (функциональная ортогонализация системы);
- построение вариантов реализации структуры функциональных элементов;
- оценка достижимости поставленных целей проектирования;
- выбор наиболее эффективного варианта реализации системы.
18. Показано, что одним из важнейших этапов проектирования ВКС является этап построения функциональной модели разрабатываемой системы, который заключается в формализации системных функциональных требований к ВКС, полученных в техническом задании.
19. Не менее важным этапом является этап декомпозиции функциональной модели, который заключается в разбиении всей системы взаимосвязанных функций, реализуемых разрабатываемой ВКС, на отдельные «элементарные» функциональные элементы или модули. Чем более «элементарным» является каждый функциональный элемент из полученного множества разбиения, тем проще будет выполнение последующих этапов проектирования.
20. Показано, что этап выбора компонентов системы на основе функциональной модели заключается в подборе вариантов элементов аппаратного обеспечения, способных реализовать отдельный функции системы или их комбинации. На этом этапе следует учитывать не только номенклатуру соответствующей аппаратной реализации элементной базы, но и наличие и качество фирменных средств проектирования и отладки, их доступность, простоту освоения.
21. Показано, что для формализации процедуры выбора элементной базы для реализации каждого элемента разработанной структуры функциональных элементов необходим этап формирования целей проектирования каждого функционального элемента. Этот этап призван упростить экспертам задачу выбора одной из альтернатив. Для этого сформированные цели должны быть по возможности простыми и понятными.
22. В результате проведения предметно-функционального анализа встроенной системы в главе построена модель обработки данных системой в целом. Целью построения модели является синтез такой структуры, в которой связь между функциональными элементами, определяющаяся суммарными потоками данных, была минимальна.
23. Показано, что полученная модель позволяет разделить данные, поступающие на встроенную компьютерную систему, и данные, являющиеся входными и выходными для подфункций функциональных элементов системы.
24. Показана необходимость декомпозиции полученной модели на подсистемы. Описана процедура декомпозиции модели по критерию наименьшей потоковой связности элементов.
25. Показано, что в процессе проведения функциональной декомпозиции системы следует контролировать, удовлетворяет ли текущее разбиение условиям и ограничениям, накладываемым на систему. Основных таких условий три:
- принадлежит ли текущее разбиение множеству допустимых конфигураций;
- хватает ли пропускной способности сетей связи для передачи входных и выходных потоков данных функциональных элементов;
- хватает ли аппаратных ресурсов для реализации всех подсистем.
Разработаны критерии проверки этих условий.
26. Разработаны критерии оценки качества функциональной декомпозиции системы, характеризующие потоки данных внутри подсистем и вне них.
27. Формализована задача определения параметров обобщенных модели процесса проектирования ВКС. Для этого должны быть использованы экспериментальные данные, связанные с использованием различных типов элементной базы для разработки и использования аналогичных встроенных компьютерных систем.
28. Разработаны методы определения параметров обобщенной модели проектирования вычислительной системы, использующие функцию максимального правдоподобия, а также байесовские оценки.
29. Разработан метод определения параметров обобщенной модели проектирования вычислительной системы при неполной информации о целевых характеристиках системы.
30. Предложен эффективный метод обработки экспертной информации, позволяющий построить многоэтапную процедуру принятия решения.
31. Показано, что в первую очередь, при проектировании функционального элемента встроенной компьютерной системы необходимо определить цели, стоящие перед конкретным функциональным элементом, а также факторы, влияющие на их выполнение.
32. В качестве примера рассмотрено построение трехуровневого дерева критериев при проектировании многоточечной системы контроля.
33. Формализована задача оценки взаимодействия простых критериев, позволяющая облегчить работу экспертов, оценивающих различные варианты реализации функциональных элементов.
34. Предложена методика построения интегральной оценки каждого из простых критериев, необходимой для ранжирования и выбора наиболее значимых из них.
35. Формализована задача оценки влияния факторов на простые критерии, позволяющая оценить значимость каждого из факторов, и определить их важность для достижения тех или иных критериев.
Предложена методика вычисления интегральной оценки для каждого фактора с учетом достижения всех простых критериев.
36. Предложена методика оценки индикатора достижимости простых целей по значениям факторов.
37. Показано, что в некоторых случаях при оценке критериев и факторов всем понятная шкала измерений может отсутствовать. В этом случае использование функций полезности позволяет формализовать получение оценок альтернатив и выбор лучшей из них.
38. По результатам методики обработки экспертных данных, разработанной в третьей главе, разработан программный пакет, реализующий эту методику, который состоит из следующих модулей:
- основного модуля программы;
- модуля браузера;
- модуля построения связей критериев;
- модуля построения матрицы критериев;
- модуля ввода данных;
- модуля формирования таблицы;
- модуля построения связей факторов и критериев;
- модуля построения матрицы факторов;
- модуля главного окна.
39. Разработаны входные формы, облегчающие работу экспертов при оценке критериев и факторов разрабатываемой компьютерной системы.
40. В программе реализовано построение оценок значимости критериев и факторов, а также индикаторов достижимости целей.
41. Разработаны выходные формы, позволяющие наглядно представлять результаты работы программы в табличном и графовом виде.
42. Разработанная программа успешно эксплуатировалась в ООО «Сервис Плюс» при проектировании специализированного устройства сбора информации с территориально распределенных объектов.
Заключение
К основным результатам работы можно отнести следующие:
1. Разработана модель процесса проектирования конкурентоспособных структур ВКС.
2. Предложен метод эффективной обработки данных при синтезе структур ВКС, позволяющий проводить ортогональное или квазиортогональное разбиение их структур на функциональные элементы.
3. Исследованы критерии оценки реализуемости и качества декомпозиции структур ВКС, оценивающие связность элементов полученного разбиения, применительно к технологии «систем на кристалле».
4. Модифицирована методика обработки экспертных данных при выборе структур и функциональных компонентов, реализующих элементы структур ВКС. Разработана методика оценки достижимости совокупности значимых простых целей посредством имеющихся факторов.
5. Предложена модель оценки качественных параметров процесса проектирования ВКС, позволяющая формировать интегральный показатель ее конкурентоспособности, который учитывает влияние, вносимое каждым локальным показателем иерархической структуры, в обобщенную оценку.
6. Разработана программа обработки экспертных данных, реализующая предложенную методику и алгоритмы.
7. Программа успешно эксплуатировалась в ООО «Сервис Плюс» при проектировании специализированного устройства сбора информации с территориально распределенных объектов.
8. Полученные в работе результаты были использованы также при проектировании встроенной управляющей системы для автоматизированного стенда, предназначенного для выполнения лабораторных работ.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Третьяков, Сергей Вячеславович, 2007 год
1. Алексенко А.Г., Галицын А.А., Иванников А.Д. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах: программирование, типовые решения, методы отладки. -М.: Радио и связь, 1984. 272 с.
2. Антонов А. П. Язык описания цифровых устройств AlteraHDL. Практический курс. М.: ИП РадиоСофт, 2001. - 224 с.
3. Антонов А. П., Мелехин В. Ф., Филиппов Ф. С. Обзор компонентной базы фирмы Altera. СПб.: ЭФО, 1997. - 142 с.
4. Армстронг Д. Моделирование дискретных систем на языке VHDL / Пер. с англ. Т. А. Теплицкого; Под ред. Ю. А. Татарникова. М.: Мир, 1992. -176 с.
5. Архангельский Б.В., Черняховский В.В. Поиск устойчивых ошибок в программах. М.: Радио и связь, 1989.
6. Бибило П. Н. Основы языка VHDL. М.: Солон-Р, 1999. - 200 с.
7. Беллман Р., Заде Л. Принятие решений в расплывчатых условиях. В сб.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М.: Мир, 1976. С. 172-215.
8. Белых А.А. Унификация архитектур однокристальных микроконтроллеров и ее применение для разработки программного обеспечения встраиваемых систем // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. М., 2006. - 20 с.
9. Ю.Богословская Н. В. Взаимные преобразования структурных и объектно-ориентированных проектов программного обеспечения информационных систем на основе их обобщенной модели // Автореферат дисс. кандидата технических наук. СПб., 2003. - 19 с.
10. П.Бойчев Ч.Ч. Разработка методов и средств проектирования распределенных вычислительных систем с использованием экспертных систем и аналитических моделей // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. М., 1991. - 19 с.
11. Боровков А.А. Теория вероятностей. М.: Наука, 1986.
12. Бродин В. Б., Шагурин И. И. Микроконтроллеры: Архитектура, программирование, интерфейс. М.: Радио и связь. 1999. - 247 с.
13. Н.Буров И.П. Разработка структурных и функциональных моделей проектирования сложных технических объектов на базе распределенной вычислительной системы // Автореферат дисс. . кандидата технических наук Волгоград, 1997. - 24 с.
14. Варшавский П.Р. Методы и программные средства поиска решения на основе аналогий в интеллектуальных системах поддержки принятия решений // Автореферат дисс. кандидата технических наук. М., 2005. -20 с.
15. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000 - 384 с.
16. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967.
17. Голубятников И.В. Математическое и программное обеспечение обучающих мультимедийных комплексов и систем // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. М., 2000. 30 с.
18. Горбунов В.И. Элементы проектирования архитектуры систем реального времени по методу COMET. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2003. - 59 с.
19. Грушвицкий Р. И., Мурсаев А. X., Угрюмое Е. П. Проектирование систем на микросхемах с программируемой структурой. 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 736 с.
20. Емец С. Использование языков программирования С или С++ для HDL-описания. / Компоненты и технология, № 9,2002.
21. Иванников А.Д. Моделирование микропроцессорных систем. М.: Энергоатомиздат, 1990. -144 с.
22. Йованович Б. Разработка иерархической системы вычислительных моделей для анализа ВВХ ЛВС // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. -М.: 1995.18 с.
23. Качкин В.И. Проектирование системы поддержки предпроектных решений при разработке программных средств бортовых вычислительных систем летательных аппаратов // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. М.: 1995.24 с.
24. А.Ключев, А.Платунов (ООО «ЛМТ» С-П) Встроенные инструментальные средства современных микроконтроллеров // Электронные компоненты №6, 2002. С. 1-4.
25. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. М.: Радио и связь, 1982.
26. Кристофидес Н. Теория графов. -М: Мир, 1978.
27. Кривченко И., Золотухо Р. Конфигурируемая система на кристалле Е5 -первое знакомство // Компоненты и технологии, 2001, №1.
28. Кузелин М. О., Кнышев Д. А., Зотов В. Ю. Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx. Справочное пособие. М.: Горячая линия - Телеком, 2004. -440 с.
29. Кузьмин В.Ю., Зеленко Г.В. Проблемы кластеризации локальных данных // Межвузовский сборник научных трудов «Программное и информационное обеспечение систем различного назначения на базе персональных ЭВМ» вып. 6 -М.: МГАПИ, 2003. Сс. 158 160.
30. Кулинич А.А. Разработка принципов и методов построения программных систем поддержки принятия решений в слабо структурированных ситуациях на основе моделирования знаний эксперта // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. М., 2003. - 27 с.
31. Кучеров В.П. Разработка неоднородной вычислительной сети и оценка функционирования ее компонент // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. Кишинев, 1991. 20 с.
32. Ларичев О.И. Наука и искусство принятие решений. -М.: Наука, 1979.
33. Ли Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление. /Пер. с анг. М.: Мир, 1966. 176 с.
34. Липаев В.В. Качество программного обеспечения. М.: Финансы и статистика, 1983.
35. Липаев В.В. Сравнение требований к характеристикам качества различных типов программных средств // Информационные технологии №8,2002 С. 48-54.
36. Малинина Н.Л. Автоматизированный синтез вычислительных алгоритмов для проектирования сложных технических систем // Автореферат дисс. . кандидата физ.-мат. наук. М.: 1992. 16 с.
37. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. / Пер. с англ. -М.: Мир, 1980.
38. Медведкова И.Е. Математическое и программное обеспечение иерархического моделирования и проектирования сложных вычислительных систем // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. — Воронеж: 1999. 16 с.
39. Парфенов В.В. Проектирование и реализация программного обеспечения встроенных систем с использованием объектно-базированного подхода // Автореферат дисс. кандидата физико-математических наук. СПб.,1995. -59 с.
40. В.В. Парфенов, А.Н. Терехов RST-технология программирования встроенных систем реального времени // Системная информатика Новосибирск №5,1997. С. 228-256.
41. Петренко А. К. Тестирование на основе формальных спецификаций в процессах разработки программных комплексов // Автореферат дисс. . доктора физико-математических наук. -М., 2003. 59 с.
42. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. -М.: Энергоиздат, 1981.
43. Постников Н.П. Поведенческий и инструментальный аспекты проектирования встроенных вычислительных систем // Автореферат дисс. . кандидата технических наук. — СПб.: 2004.16 с.
44. Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам: Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2002.-512 с.
45. Сван Т. Программирование для Windows в Borland С++: Пер. с англ. -М.: Бином, 1995.
46. Сергиенко И.В. Математические модели и методы решения задач дискретной оптимизации. Киев: Наукова думка, 1985. - 384 с.
47. Сидху Д.П., Гессер М. Локальная сеть с многоуровневой безопасностью. / Proc. Symp. Secur. and Privacy, California, USA, 1982.
48. Системы реального времени // Тематический номер СТА Современные технологии автоматизации №2,1997.
49. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука,1981.
50. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов. 3-е изд., перерабо. и доп. - М.: Высш. шк. 2001. - 343 с.
51. Современные микроконтроллеры: Архитектура, средства проектирования, примеры применения, ресурсы сети Интернет. Под ред. Коршуна И.В.; Составление, пер. с англ. и литературная обработка Горбунова Б.Б. М: Издательство «Аким», 1998.-272 е., ил.
52. Соловей Д.Е. Разработка элементов АРМ проектирования изделий электронной и вычислительной техники // Автореферат дисс. кандидата технических наук. Воронеж, 1998. - 16 с.
53. Соловьев В. В. Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем. М.: Горячая линия - Телеком, 2001.-636 с.
54. Сорокин С. Как много ОС РВ хороших. Обзор. Программное обеспечение // "СТА-ПРЕСС", 1997, №2.
55. Столингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных систем. Проектирование и производительность: Пер. с англ. -Ми др.: Вильяме, 2002. 892 с.
56. Такеути Г. Теория доказательств. М.: Мир, 1978.
57. Танака X., Цукияма Т., Асаи К. Модель нечеткой системы, снованная на логической структуре. В сб. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения: пер. с англ. / Под ред. Р.Р.Яггера. М.: Радио и связь, 1986. С. 186-199.
58. Тихонов А.Н., Цветков В.Я. Методы и системы поддержки принятия решений. М.: МАКС Пресс, 2001 - 312 с.
59. Третьяков С.В. Системы на кристалле: тенденции развития. // Межвузовский сборник научных трудов «Программное и информационное обеспечение систем различного назначения на базе персональных ЭВМ» вып. 8 -М.: МГАПИ, 2005. С. 197-198.
60. Третьяков С.В. Специфика функциональной реализации встроенной системы обработки данных М.: «Машиностроение», Общероссийский научно-технический журнал «Полет», 2007. С. 56-60.
61. Ульман Дж. Основы систем баз данных. / Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1983.
62. Фишберн П. Теория полезности. В кн. Майзер X., Эйджин Н., Тролл Р. и др. Исследование операций. Пер. с англ. / Под ред. Дж. Моудера, С Малграби. М.: Мир, 1981. Т. 1. С. 448-480.
63. Форрестер Дж. Мировая динамика. М.: Наука, 1978.
64. Хетагуров Я.А. Основы проектирования управляющих вычислительх систем-М.: Радио и связь, 1991,-287 с.
65. Холл П. Вычислительные структуры, Введение в нечисленное программирование: Пер. с англ. -М.: Мир. 1978.
66. Хопгуд Ф. Методы компиляции. -М.: Мир, 1972.
67. Худов К.А. Математическое и программное обеспечение средств верификации программ микроконтроллерных устройств // Автореферат дисс. кандидата технических наук. М., 2006. - 20 с.
68. Чапагайн Э.Н. Математическое и программное обеспечение поддержки принятия решений при выборе структур микроконтроллерных систем // Автореферат дисс. кандидата технических наук. М., 2001. - 20 с.
69. Чаппел Л., Хейкс Д. Анализатор локальных сетей. NetWare / Пер. с англ. -М.: Лори, 1995.
70. Чифка Л. ПЭВМ и их применение в промышленности и управляющих локальных вычислительных сетях, использующих ПЭВМ. / Personal Computers and industrial and management application. Prague, 1987.
71. Шалыго А. А. Методы аппаратной и программной реализации алгоритмов. СПб.: Наука, 2000. - 780 с.
72. Шенк Р. Обработка концептуальной информации: Пер. с англ. М.: Энергия, 1980.
73. Шишов О.В. Проектирование аналого-цифровых контрольно-управляющих микропроцессорных систем. Саранск: Тип. «Красс. Окт.», 2001.-116 с.
74. Юдицкий С.А. Сценарный подход к моделированию поведения бизнес-систем. -М.: Синтег, 2001. 105 с.
75. Яковлев Ю.С. О проблеме интеграции аппаратных и программных платформ при создании компьютерных систем // Кибернетика и системный анализ №5,2000.
76. VHDL для моделирования синтеза и формальной верификации аппаратуры: сб. статей / Под ред. Ж. Мермье; Пер. с англ. В. В. Топоркова и Т.С. Трудовой; Под ред. В. М. Михова. М.: Радио и связь, 1995. - 360 с.
77. Chang С. L., Fuzzy Topological Spaces, Jor. Math. Anal, and Appl. Vol. 24, pp. 182-190,1968.
78. Chang S. K., Fuzzy Programs, Theory and Applications, P. I. B. Proc.Comput. Automata. Vol.21,1971.
79. Donovan S. Security of PCs In a Distributed Environment. / С & S, February, 1993.
80. Dougherty E. 10 Base T Takes off. / LAN, May 1991.
81. Gagne R. M. Die bedingungen menschlichen Lernens. Hannover: Schroedel, 1969.
82. Gitman I., M. D. Levine, An Algorithm for Detecting Unimodal Fuzzy Sets and its Application as a Clustering Technique I.E.E.E. Trans, on Computers, С 19, pp. 583-593, 1970.
83. Abdelaziz Fellah, Zachary Friggstad, Soufiane Noureddine. A New Class of Timed Alternating Finite Automata // Journal of Computer Science. 2007. 3(1). P. 1-8.
84. Fabrizio Ferrandi, Pier Luca Lanzi, Donatella Sciuto. System Level Hardware-Software Design Exploration with XCS. Springer, Berlin -Heidelberg, 2004, P. 763-773.
85. Fisher I. Mathematical Investigations in the Theory of Values and Prices, Trans of the Conn. Acad, of Arts andSci., 9 1-124 (1892), Augustus M. Kelley, New York, 1965.
86. Floyd R. W., Non-deterministic Algorithms, Jor. Assoc. Comput. Machinery. Vol. 14, pp. 636 644,1967.
87. Heldenbrand D. DOD Grade Security Comes to LANs. / LAN Technology. / Computers & Security, March, 1993.
88. Hurwicz M. Network Operating System: How Secure They Are / LAN Technology, May, 1989.
89. Kandel A., On Minimization of Fuzzy Functions, I. E. E. E. Trans, on Computers, С 22, № 9, Sept. 1973.20.
90. Lee E. Т., Zadeh L. A., Note on the Fuzzy Languages, Inform. Sciences, Vol. 1, pp. 421 -454,1969.
91. Levi S.-T. Real-time system design. New York etc.: McGraw-Hill, 1889. -XIX, 299 p.p.
92. Nickson J. В. Locking LANs. / LAN, October 1989.
93. N. Ramadass, S. Natarajan, J. Raja Paul Perinbam. Dynamically Reconfigurable (Self-modifiable) Architecture for Embedded System-on-Chip Applications // Information Technology Journal. 2007. 6(1). P. 66-74.
94. А. К. Rath, P.K.Meher. Design of a Merged DSP Microcontroller for Embedded Systems using Discrete Orthogonal // Journal of Computer Science. 2007. 2(5). P. 388-394.
95. Stahl S. H. Information Security in Workstation Environment. / Computers & Security, March, 1993.
96. Watanabe S., Modified Concepts of Logic, Probability and Informationbased on Generalized Continuous Characteristic Function, Inform, and Control, Vol. 15, pp. 1 -21,1969.
97. Xiaobo (Sharon) Hu, Rajeshkumar S. Sambandam. Multi-Valued Performance Metrics for Real-Time Embedded Systems // Journal Design Automation for Embedded Systems. 2000. 5(1). P. 5-28.
98. Yaari M.E. Convexity in the Theory of Choise Under Risk, Quart. J Econ., 79,278-290(1965).
99. Zadeh L. A., Fuzzy Algoritms, Inform, and Control, Vol. 12, pp. 99 -102, 1968.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.