Денотативно-объектная модель вычислений для встроенных систем

• Автор: Лукичев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Список аббревиатур

1 Модели вычислений встроенных систем

1.1 Введение

1.2 Современные тенденции в проектировании ВсС

1.2.1 Ключевые особенности встроенных систем

1.2.2 Методика i

1.2.3 Акторное проектирование.

1.2.4 Аспектный взгляд на процесс проектирования.

1.3 Модели вычислений встроенных систем

1.3.1 Сети потоков данных
1.3.2 Модель с дискретными событиями
1.3.3 . Синхроннореактивные системы.
1.4 Модель сигналов с тэгами
1.5 Объектнособытийная модель вычислений.
1.6 Постановка задачи
2 Денотативнообъектная модель вычислений
2.1 Введение
2.2 Денотативное описание.
2.2.1 Сигналы .
2.2.2 Функциональные блоки.
2.2.3 Композиции функциональных блоков.
2.3 Временные характеристики моделей
2.3.1 Вычисление атрибутов ФБ с матрицей Т
2.3.2 Вычисление атрибутов синхронных портов сети ФБ
2.3.3 Условие иерархичности
2.3.4 Временной масштаб
2.3.5 Связь функциональных блоков
Оглавление
2.4 Источники и приемники сигналов
2.4.1 Приемники сигналов.
2.4.2 Источники сигналов.
2.5 Свойства вычислительного процесса
2.5.1 Детерминизм и строгая каузальность.
2.5.2 Иерархичность и ком позициональность.
2.5.3 Статический анализ временных характеристик.
2.5.4 Живучесть.
2.5.5 Отсутствие зеноиовых поведений.
2.6 Выводы.
3 Прототип САПР системного уровня
3.1 Введение
3.2 Построение гетерогенных моделей
3.2.1 Абстрактный синтаксис.
3.2.2 Абстрактная семантика.
3.2.3 Функциональный полиморфизм
3.2.4 ДОМВ в другой модели вычислений.
3.3 Имитационное моделирование.
3.3.1 Пакет .i...
3.3.2 Инициализация
3.3.3 Имитационное моделирование
3.4 Анализ и верификация модели
3.4.1 Методика анализа
3.4.2 Вычисление атрибутов синхронных портов
3.4.3 Иерархичность и живучесть модели
3.4.4 Корректность и качество модели .
3.5 Выводы.
4 Применение ДОМВ при проектировании встроенных систем
4.1 Введение.
4.2 СКУ МВРЛ Аврора
4.2.1 Подсистема контроля и управления
4.2.2 Контроллер команд и сигналов
4.2.3 Реализация ККС
4.3 Прикладное программирование на платформе Терра.
4.3.1 Программноаппаратная платформаТерра
4.3.2 Поддержка прикладного программирования
4.3.3 Характеристика механизма сигналов.
4.3.4 Высокоуровневое программирование
4.4 Выводы.
Оглавление
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Анализируются особенности ВсС, отличающие их от других классов вычислительных систем. Проводится обзор современных методик проектирования ВсС, общей тенденцией которых является повышение уровня абстракции проектирования и широкое применение моделирования и методов анализа и формальной верификации моделей ВсС. В контексте поведенческих моделей формулируется понятие модели вычислений. Проводится обзор некоторых широко применяемых моделей вычислений ВсС, анализируются их достоинства и недостатки. Проведенный обзор показывает, что широко используемые модели вычислений в значительной степени учитывают либо информационный, либо управляющий аспект моделируемых систем. В полной мере оба аспекта учитываются универсальным формализмом модели сигналов с тэгами (ТвМ) и объектно-событийной моделью вычислений (ОСМВ). Ввиду абстрактности ТБМ, ее применение для моделирования конкретных систем без дополнительных ограничений затруднено. Тем не менее, ТБМ предоставляет мощный математический аппарат для формального анализа и верификации моделей, а также дает основу для гетерогенного моделирования (то есть совмещения в одной модели системы нескольких разнородных моделей ее подсистем). С другой стороны, ОСМВ хорошо подходит для описания многих технических решений и механизмов ВсС, таких как 1Р-комноненты систем на кристалле, ПЛК распределенных систем управления, периферийные блоки и контроллеры, каналы сетей управлении и передачи данных и т. В главе даны определения понятий модели вычислений и денотативного способа описания вычислений. В конце главы сформулирована цель исследования и задачи, которые необходимо решить для ее достижения. Технологии проектирования, которые широко применяются при разработке ВсС, практически не изменились за последние лет [1,2|. Процесс проектирования ВсС построен примерно по одному и тому же шаблону [3] для систем, различающихся назначением, особенностями применения, требованиями к надежности, сложностью, распределенностью и т. Расширение элементной базы, бурное развитие технологий в смежных областях, стремление к автоматизации многих задач человеческой деятельности привело в последнее десятилетие к массовому применению встроенных систем. Спрос на ВсС неуклонно растет, а вместе с ним растут и требования к этим продуктам. Первое влечет за собой ужесточение конкуренции, сокращение сроков выхода на рынок и снижение стоимости изделий. Второе, с другой стороны, приводит к увеличению сложности проектируемых систем. При его использовании все чаще приходится жертвовать либо сроками, либо стоимостью, либо качеством проектирования. Как подтверждение этому тезису на рынке в настоящее время присутствует огромное количество "сырых” разработок (микросхем, программных платформ, контроллеров, целых систем, потребительских товаров), впоследствии дорабатываемых либо отзываемых [7]. Затянутые” проекты и дополнительные “вливания” в бюджет разработки становятся неизбежным фактом для руководства и уже не вызывают* удивления. На рисунке 1. БЕМЛТЕСН (5Енпсоис1исЬог МАииГас1иппй TECHJlology) в отношении сложности цифровых устройств на базе ИС и производительности разработки. Специалисты отмечают стремительно увеличивающийся разрыв этих показателей. Попытки решения отдельных проблем традиционной методики проектирования наблюдаются с начала -х годов. Несмотря на успешное решение некоторых отдельных вопросов (совместное проектирование и отладка аппаратуры и ПО, учет параллелизма вычислений, учет времени, сложности и разнообразия элементной базы и т. Рис. Разрыв между сложностью проектов (экв. ИС) и производительностью разработчиков (экв. SEMATECH. Источник: Charles Moore, Managing the Transition from Complexity to Elegance, Workshop on Complexity-effective Design, ISC A . В силу специфики ВсС (гетерогенность. Начиная с середины бОх годов в вычислительной технике господствует мнение, согласно которому любые вычисления можно выразить в форме машины Тыорипга (или рекурсивных функций Чёрча, нормальных алгорифмов Маркова и других эквивалентных моделей).