Исследование и разработка программного и информационного обеспечений схемотехнических САПР со встроенным Интернет-браузером тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Ларистов, Дмитрий Александрович

• Ларистов, Дмитрий Александрович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ларистов, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1; Архитектуры WEB-ориентированных схемотехнических САПР .6v

1.1. Архитектуры прикладных программных систем.

1.2. Традиционные системные архитектуры схемотехнических САПР.

1.3: Программные архитектуры приложений схемотехнических САПР.

1.4; Архитектура схемотехнической САПР со встроенным браузером.

1.5: Выводы.

2. Организация информационного обеспечения Web-ориентированных схемотехнических САПР

2.1. Постановка задачи формирования информационного фонда схемотехнических САПР.

2.2. Базы проектных данных схемотехнических САПР.,

2.3: Распределение баз проектных данных в сети Интернет.

2.4. Выбор методов реализации баз данных Web-cepeepa Интернет-ресурсов

САПР.

2.55. Выводы.

3. Модели данных для Web-ориентированной схемотехнической; САПР .54ч

3.1. Инфологические модели данных.:.

3 .2. Обобщенная ER-модель данных для,БДМК

3.3. Модели биполярньк.транзисторов^для^БДМК-".!.;.

3 .4. Обобщенная ER-модель данных для БДРИ.

3.5. Выводы.

4. Реализация Web-ориентированной схемотехнической; САПР со встроенным браузером! —.

4.Г. Функциональные характеристики*системы.

4.2. Рёализацияшнтерфейсной управляющей и проектирующей подсистем

САПР.

4.3"i Реализация Web-приложения схемотехнической САПР.

4.4. Реализация базы данных моделей-компонентов .:.

4.5. Реализация базы данных рабочих проектов;.

4.6. Основные результаты работы.:.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка программного и информационного обеспечений схемотехнических САПР со встроенным Интернет-браузером»

Одной из основных задач в области информационных технологий и моделирования систем является внедрение в системы автоматизированного проектирования Интернет-технологий для обеспечения доступа к информационным ресурсам распределенных баз данных и организации дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей САПР [2].

Главными направлениями работ в этой области являются: исследование методов внедрения в системы моделирования Интернет-технологий для обеспечения доступа к информационным ресурсам распределенных справочных баз данных и баз данных компонентов в сети Интернет; разработка методов организации дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей систем автоматизированного проектирования путем включения в состав систем моделирования средств доступа к централизованному банку данных процесса проектирования и архивам проектных решений.

Решение перечисленных задач базируется на необходимости обеспечения доступа пользователей САПР к Интернет-ресурсам. При этом возможны следующие подходы:

1. Создание нового поколения- платформенно-независимых распределенных систем автоматизированного проектирования в виде WEB-приложений с использованием языков С# и Java на основе активных серверных страниц ASP и JSP, а также технологий работы с серверными сценариями РНР [2]. При таком подходе отдельные подсистемы САПР выполнены в форме WEB-приложений и распределены между WEB-сервером и клиентской рабочей станцией. Обмен данными и синхронизация запуска подсистем осуществляется на основе стандартных протоколов сети Интернет через WEB-браузер клиента.

2. Использование традиционных архитектур для построения САПР на основе процедурных или объектно-ориентированных языков программирования (С++, Visual С++, С#, Visual Basic, Delphi и т.д.), имеющих мощные средства для работы с матрицами, списками, очередями и другими объектами. Для доступа к Интернет-ресурсам в этом случае предлагается использовать стандартный Web-браузер Microsoft Internet Explorer, который вставляется в программу как объект и открывается в окне программы с помощью метода Navigate/Зб/. Прикладная программа моделирования в рамках такой архитектуры строится как загрузочный модуль и полностью выполняется на клиентской машине, при этом приложение получает возможность полномасштабного доступа в Интернет.

3. Адаптация функционирования существующих промышленных САПР на основе реинжиниринга (рефакторинга) архитектуры системы [15] с разнесением готовых модулей системы между клиентом и сервером так, чтобы добиться оптимальной производительности в условиях низкоскоростных каналов Интернета и лимитированных ресурсов Web-серверов. Реализация подобной распределенной архитектуры САПР возможна на основе создания специального WEB-приложения, обеспечивающего запуск и синхронизацию подсистем на стороне клиента и на стороне сервера, а также пересылку данных между клиентскими и серверными подсистемами.

Первый из рассмотренных подходов требует значительных исследований по эффективности реализации численных методов моделирования на основе платформенно-независимых языков, программирования и. требует разработки принципиально новых архитектур построения* САПР.' Реализация данного подхода возможна в рамках масштабного проекта, выполняемого большим коллективом системных аналитиков, математиков и программистов.

Второй подход позволяет использовать большой опыт построения САПР на основе традиционных архитектур и при условии открытого кода системы выполнить разработку WEB-ориентированной САПР" в ограниченные сроки с небольшим количеством участников проекта1. Еще одним преимуществом данного подхода является возможность обеспечить доступ пользователей САПР' к Интернет-ресурсам из привычной- диалоговой среды, в которой выполняется процесс автоматизированного проектирования.

Реализация третьего подхода целесообразна, когда код программного обеспечения САПР закрыт и имеются, готовые загрузочные модули системы, обменивающиеся данными с помощью, файлов. При таком подходе необходимо провести тщательное исследование имеющейся архитектуры системы с целью определения состава отдельных подсистем и способов передачи данных между ними. Очевидно, что в случае использования в системе динамически связываемых библиотек DLL и передачи данных через общие области памяти решение задачи распределения модулей между WEB-сервером и клиентом может быть значительно усложнено, а в ряде случаев и совсем невозможно. По трудоемкости реализации данный подход сравним со вторым подходом, и может быть выполнен небольшим коллективом разработчиков.

Учитывая имеющийся задел в области разработки систем схемотехнического проектирования и результаты анализа подходов к внедрению в системы автоматизированного проектирования Интернет-технологий, в диссертации предлагается выбрать в качестве основного подход, ориентированный на использовании встроенного в систему автоматизированного проектирования Интернет-браузера.

Цель работы - исследование и разработка программного и информационного обеспечений схемотехнических САПР со встроенными средствами связи с Интернетом для обеспечения доступа к информационным ресурсам удаленных баз данных и организации дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей САПР.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решить следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ методов построения архитектур Web-ориентированных прикладных программных систем и разработать архитектуру схемотехнической САПР со встроенным Интернет-браузером;

2. Выполнить анализ и систематизацию информационного обеспечения схемотехнических САПР и определить состав локальных проектных данных, размещаемых на рабочей станции САПР, и централизованных данных, доступных на Web-сервере Интернет-ресурсов САПР;

3. Разработать инфологические и даталогические модели данных (схемы базы данных) для централизованного хранения, информации о параметрах моделей схемных компонентов и подсистемы коллективной работы над проектами на основе централизованной базы проектных данных с Web-интерфейсом.

4. Разработать программное и информационное обеспечения схемотехнической САПР со встроенным Интернет-браузером.

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Ларистов, Дмитрий Александрович

4.6. Основные результаты работы

1. Предложена архитектура Web-ориентированной схемотехнической САПР со встроенным браузером, которая обеспечивает доступ пользователей САПР к Интернет-ресурсам из единой диалоговой среды и позволяет организовать коллективную работу над проектом.

2. Разработана распределенная структура информационного обеспечения схемотехнических САПР, включающая: централизованные базу данных моделей схемных компонентов и базу данных рабочих проектов; подсистему управления базами данных с Web-интерфейсом; подсистему регистрации и контроля доступа пользователей САПР.

3. Разработаны обобщенные ER-модели данных, отражающие объекты и связи между ними для организации информационного обеспечения схемотехнических САПР, которые являются универсальными и могут быть использованы при построении информационного обеспечения САПР объектов различного назначения.

4. Разработана оригинальная архитектура системы управления централизованными базами проектных данных, базирующаяся на технологии «клиент-сервер» и обеспечивающая интерфейс с системами схемотехнического проектирования.

5. Разработано программное обеспечение схемотехнической САПР со встроенным браузером, содержащее инвариантное Web-ориентированное ядро, которое может служить основой для построения систем синтеза цифровых схем, систем конструкторского проектирования и САПР сложных технических объектов различного назначения.

6. На основе полученных в работе результатов разработана и внедрена в учебную и инженерную практику Web-ориентированная схемотехническая САПР Web-Simulation of Electronic Circuits (Web-SimulaEC), обеспечивающей моделирование линейных электронных схем, включающих RCL-компоненты, все виды зависимых источников, биполярные транзисторы, полевые транзисторы и операционные усилители.

Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 8 статьях и докладах, среди которых 2 публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК.

Доклады доложены и получили одобрение на 5 международных, всероссийских и межвузовских научно-практических конференциях перечисленных в конце автореферата.

Теоретические и практические результаты работы использовались в научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре систем автоматизированного проектирования Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина). Система Web-SimulaEC внедрена в инженерную практику НПФ «Модем» и учебную практику кафедры систем автоматизированного проектирования Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения диссертации, была разработана и внедрена в учебную и инженерную практику Web-ориентированная схемотехническая САПР Web-Simulation of Electronic Circuits (Web-SimulaEC), обеспечивающая моделирование линейных электронных схем, включающих RCL-компоненты, все виды зависимых источников, биполярные транзисторы, полевые транзисторы и операционные усилители. Система включает встроенный браузер для обеспечения доступа к централизованной базе данных моделей компонентов и базе данных рабочих проектов, что обеспечивает организацию дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей САПР.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ларистов, Дмитрий Александрович, 2010 год

1. Агуров П. С#. Разработка компонентов в MS Visual Studio 2005/2008. БХВ-Петербург, 2008 г., 480 стр.

2. Анисимов В.И., Гридин В.Н. Методы построения систем автоматизированного проектирования на основе Internet-технологий и компактной обработки разреженных матриц // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2009. №1.

3. Анисимов В.И. Диалоговые системы схемотехнического проектирования / В.И. Анисимов, Т.Д. Дмитревич, К.Б. Скобельцын и др.; Под ред. В.И. Анисимова. М.: Радио и вязь, 1988.

4. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1989. - 351 стр.

5. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. — СПб: Питер, 2001. —368 с: ил.

6. Гамильтон Б. ADO.NET Сборник рецептов. Питер, издательский дом, 2004 г., 576 стр.

7. Дейт К. Введение в системы баз данных. К.: Диалектика, 1999. - 320 стр.

8. Исаков А.Б., Скобельцын К.Б., Скобельцын Г.К. Система автоматизированного формирования базы данных параметров моделей радиоэлектронных компонентов / EDA Express, № 4, 2001. С- 16.

9. Кариев Ч.А. Технология Microsoft ADO .NET. Интернет-университет информационных технологий ИНТУИТ.ру, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007 г., 544 стр.

10. Ларистов Д.А. Архитектура схемотехнических САПР со встроенным браузером / Гридин В.Н., Анисимов В.И., Ларистов Д.А. // Автоматизация в промышленности 2009. - №11. - С. 52-55.

11. Ларистов Д.А. Построение встроенного WEB-интерфейса в системах автоматизации проектирования / Анисимов Д.А., Ларистов Д.А. // Известия

12. Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), сер. «Информатика, управление и компьютерные технологии» 2007. - №2 - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», -С. 63-66.

13. Мартин Ф. Рефакторинг: Улучшение существующего кода. — СПб: Символ, 2003.

14. Мартин Ф. Архитектура корпоративных программных приложений.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом "Вильяме", 2006. — 544 е.: ил.

15. Майк Гандерлой, Джозеф Джорден, Дейвид Чанц Часть II. Язык программирования Transact-SQL // Освоение Microsoft SQL Server 2005 = Mastering Microsoft SQL Server 2005. — M.: «Диалектика», 2007.

16. Мак-Дональд, Мэтью. Шпушта, Марио. Microsoft ASP.NET 2.0 с примерами на С# 2005 для профессионалов. : Пер. с англ. М.: ООО «И.Д. Вильяме», 2006.

17. Нильсон Д. Применение DDD и шаблонов проектирования: проблемно-ориентированное программирование приложений с примерами на С# и .NET. : Пер. с англ. —М.: Издательский дом "Вильяме", 2008. — 560 е.: ил.

18. Норенков И.П. Введение в автоматизироанное проектирование технических устройств и систем.-М.: Высшая школа, 1986.

19. Петраков О. PSpice-модели для программ моделирования // "Радио", 2000, №5.- С. 28-30.

20. Питер Колетски, Поль Дорси. Oracle Designer. Настольная книга пользователя. Лори, 1999 г., 592 стр.

21. Преснякова Г.В. Проектирование интегрированных реляционных баз данных. КДУ, Петроглиф, 2007 г., 224 стр.

22. Пржиялковский В. В. Абстракции в проектировании БД //СУБД. 1998. - №1. -С. 90-97.

23. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. — М.: Солон, 1999. 698 стр.

24. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7. — М.: Горячая линия Телеком, 2003. - 368 стр.

25. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2. М.: Солон-Р, 2001.- 519 стр.

26. Разевиг В.Д. Универсальная программа проекта рования электронных устройств APLAC // PC Week/RE, №26. С. 45-46.

27. Разевиг В.Д., Лаврентьев Г. В., Златин И. Л. SystemView средство системного проектирования радиоэлектронных устройств / Под редакцией В. Д. Разевига. - М.: Горячая линия-Телеком, 2002 г., 352 стр.

28. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Э.Т. Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликов и др.; Под ред. Э.Т. Романычевой. М.: Радио и связь, 1989. — 448 е.: ил.

29. Ступени внедрения ИЛИ — технологий. Опыт/реализации электронного документооборота, И.Б.Фертман, А.А.Тучков, А.А.Рындин. Материалы конференции «Моринтех-практик информационные технологии в судостроении 2006», СПб., 2006 г.

30. Сеппа Д. Microsoft ADO.NET. торговый дом «Русская Редакция», 2003 г., 640 стр.

31. Создание приложений Microsoft ASP.NET / Пер. с англ. М.; Изд. "Русская Редакция". 2002.

32. Фролов А.В., Фролов Г.В. Визуальное проектирование приложений С#. Учебное пособее - М.: ИД КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003.

33. Фролов А.В., Фролов Г.В. Базы данных в Internet: практическое руководство по созданию Web-приложений с базами данных. Изд. 2-ое, испр. М.: Изд. «Русская Редакция», 2000.

34. Холзнер С. Visual С++ 6: учебный курс СПб: ЗАО «Издательство «Питер», 1999.

35. Шумаков П. В. ADO.NET и создание приложений баз данных в среде Microsoft Visual Studio .NET. Диалог-МИФИ, 2003 г., 528 стр.