1.3.2. Этапы проектирования

Процесс проектирования сложных систем разбивается на следующие этапы:

Этап научно-исследовательских работ (НИР) – этап предварительного проектирования. Как правило, новая сложная система определенного назначения либо не имеет аналогов, либо должна по тем или иным показателям превосходить их. И в том, и в другом случаях достижение поставленных целей требует научных исследований, связанных с поиском принципиальных возможностей построения системы, новых структур, физических процессов, технических средств и т.п.

Результат выполнения этого этапа – техническое предложение.

Этап эскизного проектирования или опытно-конструкторских работ (ОКР) – этап выработки эскизного проекта, в котором отражаются результаты детальной проработки возможностей построения системы.

Этап технического проектирования – этап тщательной проработки всех системных, конструкторских и технологических решений, фиксируемых в техническом проекте системы.

При проектировании серийно выпускаемых изделий выделяются этапы изготовления, испытания опытного образца и корректировки проекта по результатам испытаний.

Основное назначение систем автоматизированного проектирования (САПР) – решение задач эскизного и технического проектирования. Использование компьютера для этих задач на много ускоряет процесс проектирования. На этапе НИР возникает необходимость использования не типовых постановок задач, оригинальных математических моделей для исследования процессов и явлений, уделяется внимание вопросам управления научными экспериментами и обработки их результатов. Поэтому целесообразно использование персонального компьютера.

1.4. Иерархические уровни проектирования

Рассмотрим эти уровни на примере сложной системы, как компьютер.

Функциональное проектирование в САПР ПК. Это проектирование включает в себя два больших горизонтальных уровня – системный и функционально-логический (рис.1).

На системном уровне проектируются структурные схемы ПК, в связи с чем данный уровень называют структурным. На этом уровне ведётся укрупненное рассмотрение всего ПК, а элементами являются такие устройства, как процессоры, каналы, запоминающие, внешние и др.

На функционально-логическом уровне проектируются функциональные и принципиальные схемы устройств ПК. Здесь выделяют подуровни – регистровый и логический. На регистровом подуровне проектируются устройства из блоков (блоки типа регистров, счётчиков, дешифраторов и логических преобразователей, составляющих цепи межрегистровых пересылок).

На логическом подуровне проектируются устройства или составляющие их блоки из отдельных логических вентилей и триггеров.

На обоих подуровнях используются близкие по своему характеру математические модели и методы исследования, что и обуславливает удобство объединения этих подуровней в один.

Функциональное проектирование в САПР изделий электронной техники

В случаях схем малой и средней степени интеграции это проектирование занимает уровни схемотехнический и компонентный.

На схемотехническом уровне проектируются принципиальные электрические схемы ИС (интегральных схем) или фрагментов БИС. Элементами здесь являются компоненты электронных схем (резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды).

На компонентном уровне разрабатываются отдельные компоненты ИС, рассматриваемые как системы, состоящие из элементов - участков полупроводникового кристалла, или дискретные компоненты.

Высшие иерархические уровни алгоритмического проектирования служат для создания программного обеспечения ПК. Для сложных программных систем обычно выделяют два иерархических уровня. На высшем из них производится планирование программной системы и разрабатываются схемы алгоритмов; элементами схем являются программные модули.

На следующем уровне эти модули программируются на каком-либо алгоритмическом языке. Здесь используется нисходящее проектирование.

Низшие иерархические уровни алгоритмического проектирования тесно взаимосвязаны с уровнями функционального проектирования.

Основная задача архитектурного уровня проектирования – выбор архитектуры вычислительных систем, то есть определение таких структурно-алгоритмических особенностей, как форматы данных и команд, система команд, принципы выполнения операций, условия возникновения и дисциплина обслуживания прерываний и т.п. Часто выбор архитектуры рассматривают как одну из задач системного уровня, то есть объединяют архитектурный и системный уровни в один иерархический уровень функционального проектирования. В настоящее время используют открытую архитектуру (Macitosh и PC) в компьютерах.

Микропрограммный уровень предназначен для проектирования микропрограмм операций и процедур, выполняемых ПК аппаратным способом. Этот уровень тесно связан с функционально-логическим уровнем проектирования.

Конструкторское проектирование включает в себя иерархические иерархические уровни проектирования стоек, панелей, типовых элементов замены, модулей и кристаллов (чипов) ИС. Для решения конструкторских задач характерно восходящее проектирование.