1.5. Блочно-иерархический подход в проектировании (бип).

При решении сложной задачи проектирования блочно-иерархический подход предполагает разбиение задача на блоки с указанием структуры связей между этими блоками. Для каждого блока снова проводится разбиение на блоки (подблоки) и связи между ними, и так далее, до тех пор, пока блоки становятся настолько простыми, что решение по ним принимается сразу, за один шаг (рис.).

Рисунок 2.

В результате такого представления процесс проектирования разбивается на иерархические уровни,- уровни абстрагирования.

Во многих случаях разбиение на блоки определяется семантикой задачи. Так, например, при проектировании завода выделяют части: строительная, сантехническая, электротехническая, КИП и автоматики, водоснабжение, и др. При проектировании управляющей системы можно выделить техническую и программную части, в технической – память, процессор, периферийная часть и пр. Число блоков должно быть небольшим, чтобы можно было видеть взаимосвязь блоков между собой.

На каждом уровне блочно-иерархического подхода решается задача минимизации связей между блоками,

1.6. Задачи анализа и синтеза при проектировании.

При проектировании имеют дело с двумя типами описаний. функциональным и структурным. Функциональное описание представляет функционирование изделие, структурное – структуру из элементов нижнего уровня иерархии.

В соответствии с БИП, на каждом этапе решается задача построения по функциональному описанию структурного и проверки структуры на соответствие функциональному описанию. Первая задача называется задачей синтеза, вторая – задачей анализа. Если анализ подтверждает соответствие описаний – переходят к следующему этапу, иначе повторяют синтез структуры.

При решении задачи синтеза решается две задачи: определение структуры и определение параметров входящих в структуру элементов. Рассматриваются две частных задачи. В первом случае параметры элементов заданы и необходимо определить структуру из этих элементов. Эта задача называется задачей структурного синтеза.

Такую задачу решают, когда необходимо найти схему, реализующую заданное множество функций или заданный абстрактный автомат. Предполагаются заданными элементы базиса со своими характеристиками–параметрами: время задержки, входное сопротивление, и др.

Во втором случае структура определена и необходимо найти параметры входящих в неё элементов в соответствии с параметрами структуры. Эта задача называется задачей параметрического синтеза.

Примером такой задачи может быть проектирование триггера с заданными характеристиками. Схема триггера определена, необходимо подобрать характеристики составляющего его элементов: величину ёмкости для конденсаторов, сопротивления для резисторов и др.

Анализ решений может быть аналитический, через моделирование, с использованием имитации работы изделия (имитационное моделирование).

2. Этапы решения

1.а. Технико-экономическое обоснование. На данном этапе определяется целесообразность создания нового изделия (продукта), т.е. его необходимость, своевременность, и т.д. (отслеживается информация о текущих, еще не воплощенных в готовый продукт разработок).

На данном этапе необходим прогноз, т.е. суждение о будущем с достаточной долей достоверности. Это можно представить в виде рис.3

Рисунок 3.

1.б. Научно-техническое исследование. Здесь проводится анализ уже имеющуюся информацию о данной проблеме, с целью нахождения достоверного решения. Также осуществляется поиск существующих аналогичных изделий, методов, средств их реализации.

2.а. Разработка технического задания.

2.б. Техническое предложение. На данном этапе описываются назначение и требования к изделию.

2.в. Эскизный проект. Здесь определяются способы создания изделия, сравниваются и/или рассчитываются наиболее важные и основные показатели, определяются характеристики изделия. В результате создается проект, описывающий устройство (изделие), принцип его работы. Все это может присутствовать в различных вариантах, когда формируется представление об изделии и его функционировании.

2.г. Технический проект. Разработка комплекса документов, дающих полное, наиболее исчерпывающие представление о проектируемом изделии.

2.д. Рабочий проект. На данном этапе ведется разработка всех документов, указанных в комплексе документов на этапе технического проекта. Идет полная детализация, т.е. учитываются малейшие нюансы, ликвидируются все неоднозначности. Дальнейшая разработка связана с привязкой к процессу производства данного изделия.

Иногда технический проект и рабочий проект объединяют, вследствие чего получают технорабочий проект., В этом случае говорят о 1-стадийном проектировании, иначе при раздельном исполнении пунктов (2.г.) и (2.д.) имеем 2-стадийное проектирование.

Отметим также, что с любого этапа проектирования может быть возврат на нижний этап, т.к. в процессе проектирования могут возникать новые требования к изделию, либо выявляются ошибки или неточности. На нижнем этапе должны быть рассмотрены пути устранения ошибок, если и на этом этапе это не удалось, следует спуститься еще ниже, и так до тех пор, пока все предложенные проблемы не будут устранены.