8.1. Организация проектирования

Проектирование вычислительных систем – создание комплекта конструкторской и программной документации, необходимой для производства и эксплуатации.

Цель проектирования, назначение проектируемой системы, исходные данные к технические требования устанавливаются техническим заданием. В технических требованиях задаются: функции системы и, возможно, характеристики рабочей нагрузки; состав и характеристики источников и приемников данных (устройств ввода–вывода), а также их территориальное размещение; характеристики системы – производительность, емкость памяти, надежность, стоимость, массогабаритные и энергетические; необходимые режимы функционирования системы (режимы обработки данных); условия эксплуатации и другие факторы, существенные для систем того или иного назначения. В зависимости от предварительной проработки принципов построения технические требования к системе могут задаваться с разной степенью детализации. Функции, возлагаемые на систему, задаются описанием состава задач, для решения которых предназначена система, и при наличии более подробных данных – характеристиками задач, определяющими потребности задач в памяти, процессорной обработке и средствах ввода–вывода. Кроме того, могут быть заданы архитектура системы (ЭВМ, комплекса, сети), технические и программные средства, стадии проектирования.

Стадии проектирования установлены ГОСТ 2.103–68: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация. Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, содержащих техническое и экономическое обоснование проекта как результат анализа различных вариантов построения системы, а патентных исследований. Техническое предложение является основанием для разработки эскизного проекта. Эскизный проект – совокупность конструкторских документов, дающих общее представление о структуре и принципе функционирования проектируемой системы и определяющих основные ее параметры. Эскизный проект является основанием для разработки технического проекта или рабочей документации. Технический проект – совокупность конструкторских документов, содержащих окончательное техническое решение и дающих полное представление о проектируемой системе. На основе технического проекта создается комплект рабочей конструкторской документации, предназначенный для изготовления и испытания опытного образца, а также для производства систем.

Вычислительные системы – сложные системы с иерархической организацией структуры и процессов функционирования. Принято выделять следующие основные уровни, представления структуры и функций: системотехнический, схемотехнический и конструкторский.

На системотехническом уровне структура технических средств определяется с точностью до устройств и интерфейсов. Состав программного обеспечения задается перечнем программ, лингвистического и информационного обеспечения системы (языки программирования, управление данными и заданиями, базы и типы наборов данных). Функционирование системы определяется в терминах процессов, реализация которых связана с использованием памяти, устройств, программ и наборов данных. На схемотехническом уровне определяется структура устройств в форме структурных, функциональных и принципиальных электрических схем, детально представляющих организацию отдельных подсистем и устройств системы. Функционирование устройств описывается в виде микропрограмм, временных диаграмм, автоматов, булевых функций и электрических процессов. На конструкторском уровне вычислительная система описывается как совокупность конструктивных единиц – шкафов, секций и типовых элементов замены, связанных между собой кабельными, проводными и печатными соединениями. Многоуровневое представление структур и функционирования позволяет описать вычислительную систему с необходимой полнотой и одновременно в наиболее компактной лаконичной форме.

Вычислительные системы проектируются по схеме «сверху вниз» – от верхних уровней представления структуры и функционирования к нижним, т. е. сначала на системотехническом уровне и затем на схемотехническом и конструкторском. В связи с этим выделяются этапы системотехнического, схемотехнического и конструкторского проектирования вычислительных систем. По завершении системотехнического проектирования разрабатывается параллельно со схемотехническим и конструкторским проектированием программное обеспечение. Порядок разработки и состав программной документации определяется стандартами Единой системы программной документации (ЕСПД).