Поведенческий и инструментальный аспекты проектирования встроенных вычислительных систем

• Автор: Постников, Николай Павлович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : ил.

Оглавление

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

1.1. Введение..

1.2. Традиционный процесс проектирования

1.2.1. Кризис методик проектирования.

1.3. Современные тенденции в проектировании встроенных систем

1.3.1. i

1.3.2. Концепция платформноориентированиого системного проектирования

1.3.3. Аспектная модель процесса проектирования

1.3.4.1
1.3.5. Проектирование и технологии.
1.4. Модели вычислений встроенных систем.
1.4.1. Сеть обработки потоков данных
1.4.2. Взаимодействующие конечные автоматы ii .
1.4.3. Модель дискретных событий iv
1.4.4. Синхронная модель вычислений iv
1.5. Понятие распределенной информациоиноуправляющей системы
1.5.1. Абстрактные информационные системы
1.5.2. Абстрактные управляющие системы.
1.5.3. Распределенность информационноуправляющих систем.
1.5.4. Особенности распределенных информационноуправляющих систем.
1.6. Выводы
1.7. Постановка задачи.
2. АРХИТЕКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ
2.1. Введение
2.2. Архитектурная модель встроенных систем
2.2.1. Понятие архитектуры, архитектурные агрегаты.
2.2.2. Аспектное пространство процесса проектирования и целевой системы
2.2.3. Аспектные проекторы и аспектные модели
2.2.4. Характеристические функции аспектных моделей, ортогональность аспектов.
2.2.5. Классификация архитектурных моделей.
2.3. Элементы архитектурного проектирования
2.3.1. Роль моделщювания в архитеюпурном проектировании встроенных систем
2.3.2. Поведенческий аспект архитектурной модели.
2.3.3. Инструментальный аспект архитектурной модели
2.3.4. Архитектурная платформа.
2.3.5. Критерии архитектурного проектирования
2.4. Выводы.
3. МОДЕЛЬ ВЫЧИСЛЕНИЙ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
3.1. Введение.
3.2. Способы описания распределенных информационноуправляющих систем.
3.2.1. Диаграммы потоков данных и управления
3.2.2. Целевое прикладное программирование
3.2.3. Аналогия с аппаратным блоком.
3.3. Объектнособытийная модель вычислений РИУС.
3.3.1. Общие положения объектнособытийной модели.
3.3.2. Элементы объектнособытийной модели
3.3.3. Расчет временных характеристик объектнособытийной модели
3.4. Выводы.
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСМВ В ПРОЕКТИРОВАНИИ РИУС
4.1. Введение
4.2. Целевые проекты.
4.2.1. КСЗМ
4.2.2. КТЖ2.
4.2.3. СПКОПиУФ.
4.3. Организация вычислительного процесса
4.3.1. Вычислительный процесс КСЗМ.
4.3.2. Вычислительный процесс КТЖ2
4.4. Реализация средств пользовательского программирования .
4.4.1. Средства пользовательского программирования проекта КСЗМ
4.4.2. Средства пользовательского программирования проекта СПКОПиУФ
4.5. Реализация коммуникационной среды.
4.5.1. Коммуникационная среда проекта КТЖ2
4.5.2. Коммуникационная среда проекта СПКОПиУФ
4.6. Выводы
5. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ АСПЕКТ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ
5.1. Введение
5.2. Инструментальные средства встроенных систем.
5.3. Инструментальный комплекс вложенной отладки РИУС
5.3.1. Инкапсуляция инструментальной коммуникационной среды в целевую.
5.3.2. Инкапсуляция целевой коммуникационной среды в инструментальную
5.4. Динамические инструментальные компоненты
5.5. Средства обновления ПО РИУС.
5.6. Реализация модели потоков данных средствами ОСМВ в рамках КМС.
5.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Решение об использовании ПЛИС принимается неформально и интуитивно, что в конечном итоге зачастую оказывается неоправданным. Особенность данного процесса состоит в раннем делении системы на аппаратную и программную составляющие с последующим изолированным их проектированием. Предпосылкой к такому способу проектирования явилась высокая сложность технологии создания основных микропроцессорных компонент. Специалисты отмечают, что использование традиционных методов проектирования в сегодняшних условиях привело к системному кризису в области создания ВсС [,]. Как показано на рис. Использование распространенных технологий проектирования заставляет разработчиков постоянно повышать уровень "строительных кирпичей", что при отсутствии средств комплексной оптимизации и верификации ведет к эффекту "насыщения" в достижимой сложности и качестве конечного продукта []. Рис. Кризис методик проектирования ВС (Bryan Prcas, Xerox PARC, th DAC). Проблема состоит в том, что существующий потенциальный объем разработок ВсС не может быть выполнен коллективами, работающими в данной области; в рамках традиционных технологий проектирования либо в требуемые сроки, либо с достаточным качеством. Кризис влияет на качество разработок (массовое появление "сырых" продуктов на рынке, в первую очередь это относится к микросхемам и программному продукту), ограничивается доступная сложность проектируемых ВсС, практически не применяются технологии повторного использования элементов разработок. В значительной мере это влияет на сферу разработки ответственных ВсС, связанных с промышленностью, энергетикой, транспортом, медициной, обороной, где недопустимо внедрение некачественных разработок, сдерживается применение новейших технологических достижений, присутствует требование обеспечения длительной эксплуатации. Традиционно раздельное проектирование программных и аппаратных компонент приводит также к искусственному завышению требований к аппаратной части проекта для того, чтобы гарантированно "вписаться" в полученные ресурсы. Задача разделения системы на программно/аппаратную реализацию и выбор стандартных компонентов в настоящий момент не имеет формального способа решения, и каждый раз разработчик принимает такие решения, основываясь на собственном опыте и номенклатуре доступных электронных компонентов. Мощность вычислительных машин растет, рынок ВсС развивается и требует все более сложных систем за все более короткие сроки. Понятно, что чем проще система, тем меньше времени уходит на ее разработку. При этом различные авторы прогнозируют, что в недалеком будущем на разработку какой-либо ВсС будет отводиться фиксированное время независимо от се сложности. В таком ключе разработка систем “с нуля” будет не просто неэффективной, а провальной. Проекты будут неминуемо растягиваться по времени. В противном случае будет страдать качество создаваемых систем. Таким образом, для вычислительной индустрии жизненно важно создание качественно новых методик, технологий и средств проектирования ВсС. В мире работы по созданию новых методик проектирования ВсС получили активное развитие примерно с года. Направление в целом получило название Hardware-Software Codcsign [], отражая стремление разработчиков к параллельному проектированию аппаратной и программной частей проекта. Его развитием является интернациональная программа исследований GSRC. Исследования находятся в стадии постановки задачи (актуализации) и проведению экспериментов по реализации отдельных этапов процесса. Специалистами предлагаются и анализируются различные математические модели, формальные описания и алгоритмы [,,,]. Рассматриваются автоматные подходы (сети Петри [,], асинхронные и синхронные ко-автоматы [,]), многоязыковые описания [,], алгоритмы совместного аппаратно-программного моделирования (cosimulation) и верификации (co-verification) [,,,,], технологии повторного использования результатов проектирования []. Исследования, направленные на. ВсС, ведутся по многим направлениям. Преодоление указанных в предыдущем разделе проблем возможно в результате решения ряда задач.