Модели и методы анализа проектных решений цифровой электронной техники на основе сетей Петри

• Автор: Веселов, Алексей Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 210 с. : ил.

1.1. Цифровая электронная техника, ее особенности и тенденции развития

1.1.1. Цифровая аппаратура, состояние и тенденции развития.

1.1.2. Элементная база.

1.1.3. Особенности поведения объектов цифровой техники.

1.1.4. Технология конструирования

1.2. Средства моделирования объектов цифровой и вычислительной техники.

1.2.1. Роль и место моделирования в общем процессе конструирования.

1.2.2. Особенности моделирования дискретнособытийных систем.

1.2.3. Основные модели

. Конечные автоматы

1.2.3.2. Язык конструирования и моделирования высокого уровня V.

1.2.3.3. Сети Петри
1.2.3.4. Диаграммы состояний.
1.2.3.5. Процессы интерактивного взаимодействия.
1.2.3.6. Язык синхронизации .
1.2.3.7. Язык описания спецификаций .
1.2.3.8. Синхронный информационный поток.
1.2.3.9. Модели потоков данных и управления.
1.2.3 Графы переходов.
1.2.3 Универсальные языки.
1.3. Методологии проектирования, ориентированные на использование моделей
1.3.1. Методики проектирования неоднородных систем.
.2. Универсальные методики.
1.4. Сети Петри.
1.4.1. Формальное представление СП.
1.4.2. Свойства сетей Петри.
1.4.2.1. Поведенческие свойства.
1.4.2.2. Структурные свойства.
1.4.3. Учет времени в сетях Петри.
1.4.4. Типовые сети Петри.
1.4.5. Основные расширения сетей Петри для моделирования средств цифровой автоматики и вычислительной техники.
1.5. Проблема сложности и способы ослабления ее влияния.
1.5.1. Общие концепции пространства состояний.
1.5.2. Абстракции, связанные с понятием состояний и переходов.
1.5.3. Методические основы исследования пространства состояний.
1.5.4. Передовые методы борьбы с проблемой сложности.
1.5.4.1. Методы, основанные на предварительной обработке.
1.5.4.2. Методы, использующие упакованные пространства состояний.
1.6. Основные выводы по разделу.
Глава 2. Разработка сетевого расширения для моделирования средств цифровой автоматики и вычислительной техники.
2.1.Орасширение сетей Петри.
2.1.1. Концепция построения.
2.1.2. Формальное определение.
2.1.3. Правила выполнения.
2.2. Типовые структурные образования в Исегях и их особенности.
2.3. Композиция Осетей.
2.4. Редуцирующие возможности.
2.4.1. Замещение переходов.
2.4.2. Замещение позиций.
2.4.3. Влияние временных задержек в переходах на редуцируемость ЭРЫ.
2.4.4. Пример композиции и редукции Эсетей.
2.4.5. Осетевые модели типовых функциональных компонентов цифровых устройств.
2.5. Выводы по разделу.
Глава 3. Разработка новых форм представления пространства достижимых состояний.
3.1. Граф достижимости с переменной структурой ГДПС.
3.2. Неуправляемые части ГДПС.
3.3. Управляемые части ГДПС
3.4. Значение и роль управляемых и неуправляемых частей ГДПС.
3.5. Структурные преобразования в ГДПС.
3.6. Граф достижимости устойчивых состояний.
3.7. Методика построения ГДПС.
3.8. Выводы по разделу.
Глава 4. Перспективные направления применения БРЫмодели.
4.1. Разработка распределенной ОРЫмодели.
4.1.1. Существующие подходы к организации распределенных моделей.
4.1.2. Понятия о воздействии и взаимодействии.
4.1.3. Взаимодействующие объекты и их представление.
4.1.4. Концепция построения распределенной модели.
4.1.5. Структура и алгоритм функционирования распределенной модели.
4.2. Моделирование микропрограммируемой аппаратуры.
4.2.1. Особенности моделирования цифровых устройств памяти сетями
Петри.
4.2.2. Микропрограммные устройства управления.
4.3. Выводы по разделу.
Глава 5. Практическая реализация. Разработка систем автоматизированного моделирования и анализа поведения проектируемых цифровых устройств
5.1. Система конструирования и исследования Эсстевых моделей ОРМЧооГ.
5.1.1. Структура системы.
5.1.2. Функциональные возможности.
5 Реализация модели.
5.2. Система моделирования средств цифровой электронной техники i.
5.2.1. Режим конструирования и редактирования схем.
5.2.2. Проведение имитационного эксперимента.
5.3. Выводы по разделу.
Заключение
Литература


Простота реализации и почти неограниченный спектр функциональных возможностей, которыми обладают цифровые методы обработки и управления информацией, нашли самое широкое применение ЦЭТ практически во всех областях человеческой деятельности. Особенно широкое применение цифровая аппаратура нашла в современных информационных технологиях, в которых цифровые устройства составляют основу для построения самых разнообразных средств ЦА и ВТ. Классической и широко используемой формой для представления и описания цифровых устройств является их условное изображение в виде их функциональных, принципиальных схем или блоксхем. Именно в терминах схемного решения конструктор обдумывает, обсуждаег с другими участниками проекта и принимает те или иные технические решения, связанные с разрабатываемым цифровым устройством или системой. Схема устройства представляет собой наиболее удобный, эффективный и испытанный временем инструмент на всех стадиях жизненного цикла изделия. Начиная с его разработки и заканчивая его обслуживанием, ремонтом или модификацией. Общее состояние схемы или отдельных ее компонентов оценивают по совокупности состояний сигналов на выводах ее функциональных компонентов. В качестве другой вспомогательной формы, часто используемой для отображения и исследования поведения схемного решения устройства, являются временные диаграммы. Временные диаграммы являются удобной формой для отображения процессов, происходящих внутри цифрового объекта, и позволяют изучать особенности его поведения во времени путем исследования причинноследственных зависимостей между соответствующими событиями и изменяемыми состояниями. В зависимости от способа построения все дискретные цифровые устройства условно делятся на три большие группы устройства с жесткой ЖЛ, гибкой ГЛ и универсальной УЛ
логикой функционирования. Наиболее простыми из них являются устройства с ЖЛ, алгоритм функционирования которых жестко определяется его схемой структурой. Начальный этап развития ЦЭТ характеризуется развитием устройств именно такого типа. Характерный недостаток такого способа построения заключается в том, что каждый раз, при изменении даже очень незначительном алгоритма функционирования устройства приходится изменять корректировать или заново разрабатывать новый вариант его схемного решения. Уникальность такой реализации сильно ограничивает возможности ее использования при массовом производстве таких изделий и, следовательно, препятствует снижению их себестоимости. Появление надежных и емких запоминающих устройств создало необходимые предпосылки для создания более эффективного способа реализации ЦЭТ. Его идея заключается в построении устройства в виде логического автомата, логика функционирования которого в виде последовательности управляющих кодов размещается в блоке памяти. Такой подход позволяет унифицировать структуру функциональных устройств и использовать одно и то же схемное решение для реализации уже не одного, а целого семейства алгоритмов. Подобные устройства стали называть микропрограммными устройствами управления МПУ. Последней и наиболее совершенной и универсальной формой реализации цифровых систем и блоков является компьютер. По сравнению с МПУ, компьютер имеет значительно более высокий уровень организации своей внутренней работы. Микропрограммная и в особенности компьютерная форма реализации цифровой электронной аппаратуры указывают на устойчивую тенденцию органичного слияния непосредственно цифровой техники и программного обеспечения в единую взаимодействующую систему. Наличие издержек, связанных с организацией своей внутренней работы, заметно снижает быстродействие цифровых систем, реализованных на компьютерах, по сравнению с аналогичными системами, реализованными в виде устройств с жесткой схемной логикой функционирования. По быстродействию МПУ занимают промежуточное положение между устройствами с жесткой и универсальной логикой функционирования. Как правило, цифровые устройства автоматики и вычислительной техники строятся из типовых функциональных элементов, образующих их элементную базу.