1.1.2. Схема процесу проектування

На рис. 1.2 представлена типова для рівнів, що розглядаються, схема процесу проектування.

Розробка апаратури за технічним завданням, що пред'являється, починається з аналізу можливостей реалізації вимог ТЗ. У ТЗ на розробку окремих пристроїв МКС входять: перелік всіх функцій, що виконуються кожним пристроєм; умови працездатності пристрою; вимоги до його вхідних і вихідних параметрів; дані про зміст і форму інформації, якою даний пристрій обмінюється з іншими пристроями апаратури; елементна база для побудови пристрою. У разі позитивного результату аналізу розробляють моделі для структурного і параметричного синтезу апаратури. Відповідно до розроблених моделей генерується початковий варіант апаратури, параметри якого оцінюються з позицій задоволення умов працездатності. Якщо для варіанта структури, що синтезується, забезпечується виконання умов працездатності із заздалегідь обумовленим запасом (з урахуванням допустимих відхилень реально досягнутих значень параметрів апаратури), то задача синтезу вважається вирішеною. При цьому результати проектування оформляють у вигляді необхідної технічної документації. У разі невиконання умов працездатності проводять аналіз можливості поліпшення характеристик синтезованого варіанта об'єкта шляхом зміни структури і керованих параметрів в рамках моделей, що застосовуються для структурного синтезу і параметричної оптимізації. У випадку неможливості виконання умов працездатності проводять коректування ТЗ на об'єкт, що проектується. Таким чином, процес проектування носить ітераційний характер, ітерації можуть включати в себе і більше одного рівня проектування, необхідність повернення до попереднього рівня може виявитися на будь-якому подальшому рівні проектування.

Рис. 1.2. Схема процесу проектування

1.1.3. Методика рішення задач проектування

Проектування складних технічних систем проводиться на основі головних критеріїв:

– якості проектування;

– вартості проектування;

– строків розробки;

– кількості зайнятих фахівців-розробників.

Можливість формалізації в процесі проектування МКС та ітераційний характер проектування з урахуванням перелічених критеріїв робить переважним вибір автоматизованих методів проектування МКС. Розробка ж мікроконтролерної частини апаратури без використання автоматизованих методів проектування і відлагодження програм МКС в даний час практично неможлива.

Реалізація блоково-ієрархічного підходу до проектування складних систем може бути здійснена або у висхідній, або в низхідній послідовності рішення задач проектування різних рівнів. Низхідне проектування (проектування "зверху вниз") характеризується тим, що рішення задач проектування верхніх рівнів передує рішенню задач проектування нижніх рівнів. При цьому початкові дані для проектування представляються у вигляді ТЗ для вищого ієрархічного рівня. Висхідне проектування передбачає зворотну послідовність рішення задач. Об'єкти, що проектуються, на кожному рівні, є базовими для реалізації верхніх рівнів.

При розробці МКС знаходить застосування як низхідне, так і висхідне проектування. Уявлення про об'єкти, що проектуються, на різних рівнях розробки МКС задаються математичними моделями, що описують можливі структури об'єкта і процеси, що в них протікають.

При функціональному проектуванні апаратури використовуються наступні моделі та методи.

На системному рівні модель проектування повинна відображати необхідну сукупність функціональних елементів системи, взаємозв'язок між цими елементами і процеси перетворення інформації. Тому для рішення задач структурного синтезу використовується апарат теорії систем, теорії графів і мереж, теорії перетворення сигналів, теорії інформації, дискретного математичного програмування та інше. Задача аналізу на цьому рівні полягає у визначенні параметрів і характеристик, що описують процес обробки інформації в системі. При цьому треба оцінити продуктивність і відносне завантаження роботи всіх функціональних елементів системи, точність і достовірність перетворення інформації, основні параметри і характеристики спроектованих МКС. Математичним апаратом аналізу на системному рівні є теорія масового обслуговування, теорія обчислювальних систем.

На функціонально-логічному та схемотехнічному рівнях проектування МКС розробляються функціональні і принципові схеми всіх цифрових й аналогових пристроїв апаратури. На цих рівнях в математичних моделях відображаються змінні та дії, які виконуються пристроєм, що моделюється, відповідно до алгоритму функціонування. При цьому інформаційні змінні ототожнюються з сигналами і кожному сигналу ставиться у відповідність деяка фізична величина – напруга або струм на виході кожного елемента. Математичний апарат, що використовується для рішення задач аналізу і синтезу на цьому рівні: теорія електромагнітних ланцюгів, математична логіка і теорія цифрових автоматів, нелінійне програмування, положення теорії імовірностей та математичної статистики.

При рішенні задач алгоритмічного проектування застосовуються алгоритмічні мови різних рівнів, теорія алгоритмів, теорія обчислювальних систем і програмування.