Автоматизация проектирования систем цифровой обработки сигнала на основе интегрированной среды имитационного моделирования и оптимизации

• Автор: Савинков, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 270 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СИСТЕМ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА

1.1 Система цифровой обработки сигнала как объект автоматизированного проектирования.
1.2 Анализ средств автоматизированного проектирования СЦОС и требования к совершенствованию информационного, математического и программного обеспечения.

1.3 Цель и задачи исследования

2 СТРУКТУРИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО, МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЦОС

2.1 Маршрут проектирования СЦОС.

2.2 Характеристика инвариантных и предметноориентированных средств автоматизированного проектирования.
2.3 Построение библиотечной структуры информационного, математического и программного
обеспечения
2.4 Использование внешних вычислительных модулей на процессорах цифровой обработки сигналов и ПЛИС для
ускорения моделирования
2.5 Принципы использования имитационного моделирования и оптимизации в качестве базовых процедур
анализа и синтеза
3 ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ЦОС В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
3.1 Требования к программному обеспечению имитационного моделирования в рамках интегрированной среды
3.2 Визуализация и экспрессанализ результатов имитационного моделирования в рамках интегрированной среды отладки и верификации.
3.3 Отладка и верификация алгоритмов цифровой обработки сигнала и программ моделирования в рамках интегрированной среды отладки и верификации.
3.4 Организация распределенных вычислений и планирование загрузки компьютеров в рамках интегрированной
среды имитационного моделирования и оптимизации.
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО
т ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЫ
ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ЦОС
4.1 Синхронизация и планирование событий в имитационной модели.
4.2 Инструмент многомерной численной оптимизации в составе программного обеспечения интегрированной среды автоматизированного проектирования
4.3 Оптимизация разрядности представления данных в системах цифровой обработки сигнала.
4.4 Операторная запись в арифметических выражениях с шаблонами матриц
4.5 Имитационное моделирование каналов
распространения радиосигнала
4.6 Имитационное моделирование компонентов управления системой связи и всей системы связи в целом
5 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРЕДЛОЖЕННЫХ В ДИССЕРТАЦИИ, ПРИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РАЗРАБОТКАХ СЦОС.
5.1 Анализ промышленного маршрута проектирования.
5.2 Анализ эффективности предложенных средств автоматизации проектирования при промышленных разработках
систем цифровой обработки сигнала.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 КОПИИ АКТОВ ВНЕДРЕНИЯ
РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 КОПИИ СВИДЕТЕЛЬСТВ ОБ ОФИЦИАЛЬНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Но разработка на этих языках программирования всей системы СЦОС или хотя бы большей се части, включающей наиболее требовательные к вычислительным ресурсам блоки, нецелесообразна в системе МаЙаЬ, так как теряется основное се преимущество возможность использования предопределенных библиотечных процедур. В этом случае более целесообразно сразу разрабатывать всю имитационную модель системы цифровой обработки на компилирующем языке программирования. Реализация же в виде высокопроизводительных подпрограмм только отдельных блоков СЦОС далеко не всегда может существенно влиять на общую скорость моделирования. Кроме того, необходимость поддерживать в подпрограммах написанных на языках Ройгап, С или С интерфейс МаЙаЬ не позволяет перенести эти подпрограммы на целевой процессор цифровой обработки сигнала без дополнительной доработки. Ввиду указанных недостатков, МаЙаЬ чаще всего используется для проверки концепции отдельных алгоритмов, автономного моделирования и отладки компонентов проектируемой СЦОС, визуализации результатов моделирования, анализа выборок сигнала, полученных другими программами или от аппаратуры цифровой обработки. Но при необходимости выполнить большой объем статистического моделирования сложной СЦОС, в большинстве случаев более целесообразной оказывается разработка специальных программ статистического моделирования на РоЛгап или СН. По оценкам компании , в настоящее время системой пользуется более 1. Последней доступной версией является двенадцатая версия . Несмотря на то, что система по числу зарегистрированных пользователей почти вдвое превосходит систему , она является менее предметно ориентированной и в области проектирования СЦОС имеет явно меныпее распространение. Основной отличительной чертой системы является отсутствие в ней какого либо языка программирования. Система обеспечивает ввод с использованием традиционной математической символьной нотации, что является одним из важнейших преимуществ этой системы. В состав входит пакет i i xi расширение для обработки сигнала, который добавляет к базовой функциональности более семидесяти новых функций для моделирования цифровой обработки сигнала, таких как функции линейной фильтрации, спектрального анализа, средства для визуализации и анализа выборок сигнала. Система предоставляет мощные графические средства для построения двумерных и трехмерных графиков в различных системах координат, предоставляет графический интерфейс для поворота и масштабирования трехмерных изображений. Это позволяет использовать как мощное средство визуализации для анализа выборок сигнала, полученных из других программах моделирования или записанных непосредственно с отлаживаемой аппаратуры. В систему встроены мощные средства численных вычислений и оптимизации, такие как средства численного интегрирования, средства для решения систем нелинейных уравнений, средства поиска экстремумов многомерных функций. Наличие таких возможностей позволяет эффективно использовать на этапе структурного синтеза и предварительного выбора параметров алгоритмов цифровой обработки сигнала на начальных этапах проектирования СЦОС. ПЛИС. Система иллюстрирует возможность привлечения для автоматизации проектирования систем цифровой обработки сигнала универсальных программных продуктов, не имеющих четко очерченной сферы применения. Но кроме универсальных систем проектирования, существуют сугубо специальные программные продукты, предназначенные исключительно для целей проектирования систем обработки сигнала. Одной из наиболее известных систем автоматизированного проектирования этого класса является i v i , разработанная корпорацией i i, которая отделилась от компании в году. Программный комплекс i v i реализует графический интерфейс с пользователем, включая графический редактор схем, средства отладки и верификации модели и вспомогательные программное обеспечение для захвата, анализа и визуализации тестовых выборок сигнала. Для выполнения моделирования, к системе необходимо подключить предметно ориентированные библиотеки. Причем, в отличие от рассмотренных ранее систем и , библиотеки системы являются узко специализированными, ориентированными на поддержку конкретных систем. В частности, представлены библиотеки для , , , 1XV, 2.