Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Штейн М.Е. Методы машинного проектирования цифровой аппаратуры

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11.13 Mб
Скачать

распределитель памяти — программы приема, раз­ мещения, перемещения и выдачи порций информации и распределения рабочей памяти;

интерпретатор— программы обработки директив;

— собеседник-—программы, управляющие диалогом

с пользователем;

 

 

— библиотека — прочие

программы

операционной

системы, осуществляющие

различные

преобразования

порций и последовательностей директив и обеспечиваю­ щие функционирование самой операционной системы и

т.п.

Восновном в операционной системе используется принцип интерпретации. Имеется также специализиро­ ванная система автоматизации программирования, осно­ ванная на принципе трансляции программ с языка про­ граммирования в коды машины.

10.3. Средства первого уровня программного

обеспечения

К средствам первого уровня программного обеспече­ ния задач машинного проектирования будем относить следующие [4, 7]:

входной язык автокода;

транслятор с него на универсальную ЦВМ;

систему отладки программ, написанных на авто­

коде;

систему внесения изменений в программы;

язык макрокоманд;

транслятор с языка макрокоманд — программугенератор макрокоманд;

систему документирования программ.

Такой набор средств может быть создан со сравни­ тельно небольшой трудоемкостью и вместе с тем обла­ дает достаточно высокой эффективностью, существенно

увеличивая

производительность программирования задач

машинного

проектирования.

 

Входной

язык автокода

является типичным машин­

но-ориентированным языком,

в котором в описаниях

программ используются коды операций либо их мнемо­

нические обозначения,

а переменные представлены

в символическом

виде.

Применение автокодов такого

типа позволяет

лучше

учитывать особенности машины

и получать программы с лучшей реализуемостью. Кро- 282

ме того, вся система программного обеспечения, осно­ ванная на использовании такого автокода, оказывается небольшой по объему и чрезвычайно простой в эксплуа­ тации.

Транслятор с автокода выполняет перевод програм­ мы, представленной на входном языке, в программу для конкретной цифровой вычислительной машины с выда­ чей на печать таблицы распределения памяти и текста транслированной программы, а также перфорацию про­ граммы и карты ее ввода.

Система отладки позволяет использовать второй из двух путей поиска и исправления ошибок: проверку син­ таксической корректности описания и прослеживание хода исполнения программы на заданных контрольных примерах. Основой системы отладки является програм­ ма, прослеживающая ход исполнения отлаживаемой программы с помощью специальных операторов отладки

и

позволяющая

выводить

необходимую

информацию

в терминах входного языка.

 

 

 

Недостатком многих программ отладки является то,

что

они позволяют

вести

отладку только

в терминах

внутреннего языка машины и не позволяют достаточно гибко и эффективно управлять объемом выдаваемой информации. Кроме того, также программы почти пол­ ностью исключают использование пульта, который прихо­ дится моделировать программно. Специфика ведения отладки при создании систем автоматизации проектиро­ вания требует нефиксированного заранее места в памя­ ти для программы отладки.

Учитывая сказанное, весьма важно реализовать сле­ дующие требования и принципы организации отлажива­ ющей программы:

— задание информации для программы отладки в виде специальных операторов, представленных в тер­ минах входного языка;

— выдача информации о ходе исполнения програм­ мы в терминах входного языка 6 редактированием зна­ чений выдаваемых величин, например: двоичная, деся­

тичная, восьмиричная,

команда, строчная;

— фиксация

факта

наступления

событий, связанных

с исполнением

некоторой команды,

изменением состоя­

ния машины и памяти — МОЗУ, МБ, МЛ;

— использование пульта в режиме отладки по прямо­ му его назначению по отношению к отлаживаемой про-

283

4

грамме и для оперативного изменения объема и состава •выдаваемой информации;

обеспечение прослеживания хода исполнения от­ лаживаемой программы при полной комплектации устройств и произвольном размещении программ в па­ мяти;

обеспечение исполнения программ, входящих в интерпретирующую систему или ей подобные, без интер­ претации.

Одним из основных методов ведения отладки являет­ ся создание специальной псевдомоделирующей про­ граммы, которая интерпретирует процесс исполнения отлаживаемой программы и выдает соответствующую информацию. Эта программа является ведущей и поэто­ му для использования пульта необходимо интерпретиро­ вать выполнение им операций, например, высвечивание

кодов, записываемых

в ячейку, остановы,

блокировки и

т. д.

 

 

 

 

Система

внесения

изменений

позволяет

производить

следующие

операции:

исключение

части описания про­

граммы на входном языке, замену части описания дру­ гой, вставку в описание новой части.

Язык макрокоманд является расширением языка автокода и позволяет использовать преимущества стан­ дартного программирования. Применение макрокоманд обеспечивает уменьшение трудоемкости составления и отладки программ, а связанное с этим неизбежное ухуд­ шение реализуемости программ сравнительно невелико. Язык макрокоманд достаточно слабо связан с конкретной ЦВМ, что позволяет рассчитывать на инвариантность записанных на нем программ по отношению к различ­ ным системам команд.

Трансляция с языка макрокоманд осуществляется в два этапа. На первом генерирующая программа преоб­ разует каждую макрокоманду в последовательность команд автокода. Преобразование выполняется с помо­ щью так называемой таблицы соответствий, левая часть

которой содержит перечень

прототипов макрокоманд,

а правая — соответствующих

им описаний на языке

автокода, называемых образами макрокоманд. На вто­ ром этапе полученный автокодный текст транслируется в рабочую программу конкретной ЦВМ. Таблица соот­ ветствий доступна для пользования, что делает возмож­ ным при необходимости менять или вводить новые мак-

284

рокоманды входного языка и соответствующие им обра­ зы. Перевод программ, записанных на языке макро­ команд, с одной ЦВМ на другую для большой части программ осуществляется достаточно просто (при нали­ чии у обеих покомандных автокодов) сменой таблицы соответствий.

Использование «эволюционизирующей» библиотеки стандартных макрокоманд в задачах машинного проек­ тирования (обладающих определенной спецификой) позволяет непрерывно 'повышать качество, эффек­ тивность и отлаженность всех программ. «Удач­ ные» макрокоманды, придуманные лучшими программи­ стами, «оседают» в библиотеке и очень быстро отлажи­ ваются и усовершенствуются ввиду частого использова­ ния многими программистами в различных реально встречающихся режимах работы. «Неудачные» и поэто­ му редко используемые макрокоманды постепенно из библиотеки отсеиваются. Таким образом, кроме прочих

преимуществ, это

позволяет поднять

уровень програм­

мирования

всех

программистов

до

уровня

лучших из

них.

 

 

 

 

 

Система

документирования

обеспечивает

получение

следующих

основных документов на

программы:

блок-схем программ;

листингов программ, содержащих текст на всех уровнях от языка макрокоманд до кодов ЦВМ и необ­ ходимые комментарии;

таблиц распределения памяти программ;

колод перфокарт, содержащих перфорированные описания программ на 3 уровнях (языке макрокоманд, автокоде и кодах ЦВМ). Кроме того, выдается необхо­ димая текстовая информация, содержащая общую ха­ рактеристику, назначение программы и некоторые осо­ бенности ее использования, а также инструкцию по ее использованию.

В заключение необходимо отметить исключительную важность работ по развитию методики программирова­ ния и средств программного обеспечения, так как эксп­ луатируемые программы являются единственным объек­ тивным способом накопления и сохранения опыта ма­ шинного проектирования. Поэтому методика и средства программного обеспечения должны быть такими, чтобы

обеспечить перенос этого

опыта

в новые программы

в максимально возможной

степени

автоматически.

19—230

285

 

 

 

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

 

 

 

1. F r e i d m a n

and

S i h - с h i п

Y a n g . Methods

used

in

an

Automatic

Logic

Design

Generator

 

(ALERT). —«IF,EE

Trans,

on

Сотр.», 1969, v. С—18, № 7.

 

 

 

 

 

 

2.

Б а б а я н

Б. А. и др. Система экстракодов для автомати­

зации

проектирования

ЭВМ. — Труды

семинара отдела

структурных

и логических схем,

8. М., Изд.

ИТМ и

ВТ АН СССР,

1970,

с. 3—39.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. О л е й н и к

 

Р. И., П е р ц о в

Е. Е., Р а у О. И. Алгоритмиче­

ский

язык

ПРОЕКТ. — В

кн.: Применение

вычислительных

машин

для проектирования

цифровых устройств. Под ред. Н. Я. Матюхина.

М., «Сов. радио», 1968, с. 132—152.

 

 

 

 

 

 

4.

Логический

язык для представления

алгоритмов

синтеза

ре­

лейных

устройств. Сб. ст. под ред. М. А. Гаврилова. М., «Наука»,

1966.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Г л у ш к о в

В.

М., К а п и т о н о в а

Ю. В.,

Л е т и ч е в -

с к и й

 

А. А. Математическое

обеспечение

автоматизированной си­

стемы проектирования вычислительных машин и систем

(ПРОЕКТ).—

«Кибернетика»,

1970, № 4, с. 1—6.

 

 

 

 

 

 

6. Г л у ш к о в

В.

М.,

Г р и щ е н к о

Н.

М.,

К а п и т о н о ­

в а

Ю. В., Л е т и ч е в с к и й

А. А. Автоматизация

программирова­

ния

в

системе

ПРОЕКТ. — «Кибернетика»,

1970, №

4, с. 7—13.

 

7. Ф л о р е с

А. Программное обеспечение. М., «Мир», 1971.

 

8.

R h o d e s

J o h n .

Management

by

module.

Part

1, 2, 3.—

«Data

Systems*, 1971, v. 12, № 8, 9, 10.

 

 

 

 

 

 

9.

Б р а н д о н

Д. X. Организация

работы на

вычислительном

центре. М., «Статистика», 1970.

Предметный указатель

Автоматизация исследования структуры ЦВМ 39, 48

программирования задач проектирования 277

проектирования

3,

6

 

 

,

системный

подход

9

Автоматизированная

система

 

проектирования

(АСП) 4

Алгоритм

построения

 

макси­

 

мального

множества

допу­

 

стимых клеток

118

 

 

размещения

модулей

156

 

 

цепей

128, 134

 

 

Алгоритмы

 

автоматического

 

получения

рисунка

230

— Тарри 229

 

 

 

 

—,

использующие

перестанов­

 

ки

модулей

204

 

 

—, —

силовые

функции

123

Ли 229

Матюхина, Олейника, Важенина 112

последовательного размеще­ ния 122

построения кратчайшего де­ рева-остова 188

кратчайшей связываю­ щей сети с ограниченными степенями узлов 190

максимального потока в сети с ограниченными про­ пускными способностями ка­ налов 199

— множества всех безыз­ быточных деревьев 251

простейшего связываю­ щего дерева 254

размещения, минимизирую­ щие суммарную длину пло­ ских связей 113

решения задачи Штейнера 259

АУ ЦВМ 3-го поколения 22 Базовый элемент 97 БИС (большие интегральные

схемы) 21, 85 Блок 275

19*

Блок функционально закончен­ ный 275

Блок-схемы алгоритмов после­

 

довательного

 

размещения

 

115

оптимального

разме­

 

 

 

щения

 

158

 

 

 

 

 

вычислительных

машин

 

3-го

поколения

20

 

 

системы

проектирования

 

тестов

45

 

 

 

 

 

 

44

— устройств

и ТЭЗов

 

структурного

модели­

 

 

 

рования

40

 

 

 

 

 

 

 

 

функционально-логи­

 

ческого

моделирования

42

Быстродействие

моделирующих

 

программ

64

 

 

 

 

Вес вершин

дерева 181

 

Внутренний

конец

внешнего

 

пути

245

 

 

 

 

 

Волновой

 

алгоритм

Ли

230,

 

233

 

 

 

 

 

 

 

 

Входные

языки

автокода

282

 

программирования

53

Гамильтона

линия

219

 

 

Дерево

безызбыточное

245

 

связывающее

246

 

линейное

(нелинейное)

131

Деревья

независимые

130

ортогональные

131

 

 

оценок

 

наборов

195

 

— связывающие

 

простейшие

 

244,

245

 

 

 

 

 

Длина

связи

модуля

117

 

Дуговой

поток

198

 

 

Задача идентификации подгра­ фов 93

о назначениях 151

оптимального распределе­ ния ресурса печатных маги­ стралей 15, 241

типовых структур между модулями 93

287

Задача оптимизации ортого­ нальных сетей 258

— о рюкзаках 185 •— построения кратчайшего де­

рева-остова в сети 268

кратчайшей

электриче­

ской цепи 15

 

— —

максимального

потока

198

 

 

— оптимальных плоских со­ единений 15

устройств из унифициро­ ванных модулей 176

проектирования печатных соединений с металлизиро­ ванными отверстиями 235

устройства с проводным монтажом 172

— разбиения устройств на бло­

ки

(панели)

14, 173,

176

— разделения

неплоской

сети

на

минимальное число

пло­

ских подсетей 227

 

 

15

сети на

плоские

подсети

 

 

 

 

распределения проводов в каналах 15

— трассировки 128, 202, 236, 267

— для двухслойных печат­ ных плат 241

унификации модулей 88

целочисленного линейного программирования 96

Штейнера 224

вортогональной геомет­ рии 258

Задачи исследования струк­ турных схем ЦВМ 48

компоновки модулей 95

машинного проектирования 275

модульного проектирования 84

построения оптимальных связывающих деревьев в ортогональной сети 15

••— проектирования

цифровой

аппаратуры

270

 

устройств

с

проводным

монтажом 172

 

— размещения

14

 

модулей

102

 

цифрового

устройства

102

 

 

Задачи

размещения

Модулей,

 

сетевая

и точечная

модели

 

139

 

 

 

 

 

 

 

Звезда

245

 

 

 

 

 

 

Звено

цепи

205

 

 

 

 

 

ЗУ

 

(Запоминающие

 

устрой­

 

ства) 23

 

 

 

 

 

—• внешние

23

 

 

 

 

 

•— оперативные

23

 

 

 

— ЦВМ 3-го поколения

 

23

Избыточность

функциональная

 

и

конструктивная

90

 

 

полная

в семействе

машин

 

91

 

 

 

 

 

 

 

 

ИС

20,

24

 

 

 

 

 

 

—,

изготовление

33

 

 

 

Исходное

множество

 

компо­

 

нент

связности

237

 

 

Карта

 

чувствительности

 

пане­

 

ли

устройства

210

 

 

 

Комбинаторные

методы

 

цело­

 

численного

линейного

про­

 

граммирования

139

 

 

 

Компонента

связности

237

Коэффициент

независимости

 

цепи

141

 

 

 

 

 

совпадения цепей Кс

 

136

Кратчайшая

связывающая

сеть

 

с

заданным

 

ограничением

 

196

 

 

 

 

 

 

 

Логическая схема 62 Магистраль 236 Мажорирование 253 Максимальный поток 200, 201 Математическое обеспечение

ЦВМ 3-го поколения 19

Матрица С «модули — цепи» 132

Машинная документация 44

трассировка проводных со­ единений 206

Машинное проектирование аппаратуры 97, 102, 270

МД С (моделирование дискрет­ ных схем) 77

Метод

ветвей и границ 148,

191

 

для решения задач размещения 151

выступающих выводов 29

избирательных межсоедине­ ний 85

минимизации булевых функций 227

288

Метод попарного прессования 30

— послойного наращивания 31 —• сквозной металлизации от­

верстий 30

разрезания графов 141

расстановки пометок 229

Шафера 104

Методика построения опти­ мального набора модулей 93

Методы изготовления много­ слойных печатных плат 29

машинного проектирования 11

моделирования в машинном проектировании 38

— цифровых устройств 7 •— открытых контактных пло­

щадок 29

проектирования цифровой аппаратуры 13, 17

Микроэлектроника 20, 84 Минимальная связная подсеть

239

связность п простейшие свя­ зывающие деревья 244

Многослойная

печатная

плата

29

 

 

Многослойный

печатный

мон­

таж 216,

240

 

Множество дополнительных уз­ лов 237

запрещенных узлов 237

линейных цепей 133 Моделирование аппаратной ча­

сти ЦВМ 57

неклассических схем 78

программной части ЦВМ 54

— схемы линии задержки 79

триггера 79

со счетным входом 81

— функционально-логическое 61

Моделирующие системы 67 М О Д И С (моделирование ди­

скретных схем) 67 Модули, последовательное раз­

мещение 113 Модули, построение оптималь­

ного набора 89 —, присоединение к монтаж­

ным платам 32

различных уровней (кон­ струкция) 27

Модульный принцип 25 Монтаж 28 Монтажная панель 204

Надежность ЦВМ 3-го поко­

ления

23

 

 

 

 

 

 

 

 

Независимая

переменная

связ­

ности

247

 

 

 

 

 

 

Объектная

часть

структурной

схемы

ЦВМ

55

 

 

 

 

Операционные

системы

20

 

для

организации

процес­

са проектирования

и

реали­

зации его на ЦВМ 277

 

Операция

параллельной

(дизъ­

юнктивной)

связности

247

— последовательной

 

 

(конъ­

юнктивной)

связности

247

Описание

с

 

помощью меток

73

Оптимальное

размещение

се­

тей соединений в реализую­

щей

сети

 

141

 

 

 

 

 

Ортогональная

сеть

'15

 

 

, реализующая

129,

252

Основной

поток нагрузки про­

граммы

54

 

 

 

 

 

 

Основные

узлы

237

 

 

 

 

Остов

245

 

 

 

 

 

 

 

 

Печатная

плата,

изготовленная

методом

 

открытых

контакт­

ных

площадок

29

 

 

 

Печатные

кабели

28

 

 

 

Печатный

монтаж

28

 

 

 

ЦВМ 3-го поколения 28

Планарная

технология

изготов­

ления

пленочных

и

полупро­

водниковых

ИС

33

 

 

Платы,

изготовленные

различ­

ными

методами

30—32

 

Повторяемость

модуля

89

 

Показатель

 

сложности

дерева

131

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последовательность

 

размеще­

ния

модулей

113

 

 

 

Построение

 

максимального

ли­

нейного

множества

цепей

139

минимального связывающе­ го дерева для множества узлов 209

оптимальных плоских со­

единений 229

 

связывающих

деревьев

для

электрических

цепей

173,

187

 

289

Построение

простейших

связы­

 

вающих

деревьев

в

ортого­

 

нальных

сетях 252

 

 

Правила

образования

функций

 

связности 248

 

 

 

Прецизионные

фотошаблоны

 

33

 

 

 

 

 

Пример

описания

входных сиг­

 

налов

74

 

 

 

 

-

схемы

на МОДИСе 68—

 

72

 

 

 

 

 

на МОЛКе 75 на ЯЛ М 73

разрезания сети 187

трассировки электрических цепей в одном слое 217

Примеры кратчайших связы­ вающих сетей 258

Проблема трассировки 237 Программа-диспетчер (мони­

тор, супервизор) 20 Программирование и програм­

мное обеспечение задач ма­ шинного проектирования 270

Программное обеспечение 16

задач проектирования 16 машинного проектирова­

ния 277

 

Проектирование

аппаратуры

101

 

•— машинное 12, 37

 

микроэлектронной аппара­ туры 84

модульное 14

оптимальных электрических соединений для плат с ме­ таллизированными отвер­ стиями 15

печатного монтажа 15

печатных соединений для плат с открытыми контакт­ ными площадками 215

с металлизированны­ ми отверстиями 235

проводного монтажа 14

проводных электрических соединений 172

Проектирование функциональ­ но-логическое 61

ЦВМ 11, 34

цифровой аапаратуры 17

— модульное 84 , особенности програм­

мирования 270

Пропускная

способность

кана­

ла 198

 

 

 

 

 

Процедура

трассировки

звена

212

 

 

 

 

 

Путь завершенный 244,

245

внешний 245

 

 

Разделение

сети

и

преобразо­

вание

изображений,

для по­

лучения

плоского

изображе­

ния 219,

220

 

 

 

Размещение

субблоков

(ТЭЗ­

ов) в

панелях

173

 

с учетом ограничений трас­ сировки 128

Ранжирование схем 64

— — автоматическое 65 Распознавание плоских сетей Реализующая сеть 129 Реальная и эквивалентная схе­

мы

триггера

79

Ручные

методы

проектирова­

ния

5

 

САП (системы автоматизации программирования) 277

Связывающее дерево 130 Сервисные программы 20 Сеть ортогональная 236

— регулярная 236 —. с выделенным деревом 188

связная разделяющаяся 219

соединений 129

циклическая, циклическая часть сети 245

Система

внесения изменений

в программу 284

Система

документирования 285

отладки программ, написан­ ных на автокоде 283

Системное

проектирование

ЦВМ 50

 

Системный

подход в проекти­

ровании

3, 49

Системы математического обе­ спечения проектирования 38

СЛЭНГ, SOL, SIMSKR1PT, GPSS, SIMULA 53

функционального и логиче­ ского моделирования 66—78

функционально - логического моделирования 66

С-модуль сети соединений 129 Событийное моделирование 64 Соединения в аппаратуре с проводным монтажом 28

290

Структура

типовой

 

системы

программ

машинного

проек­

тирования

273

 

 

Структурная

схема

вычисли­

тельной системы

19,

52

— оптимальная 48

—, событийная модель 57

—, фазовая модель 57

часть графа структурной схемы ЦВМ 55

Структурное

проектирование

13

 

 

 

 

Схемы «правильные»

61

 

Теорема

о максимальном

пото­

ке 199

 

 

 

Теоремы

Куратовского

для

гра­

фов

218

 

 

 

— о зависимости деревьев

132

Техническое

 

проектирование

аппаратуры

101

 

 

ЦВМ

41

 

 

 

Транслятор

с

автокода

на

ЦВМ

283

 

 

 

— с языка

макрокоманд

282

Трассировка

проводных

соеди­

нений

 

 

 

 

 

— проводов

в

каналах

197

в

монтажном поле

173,

197

 

 

 

 

 

— с учетом требований по­ мехоустойчивости 173, 204

Узел внешний 244

внутренний 244

сети 244

Узлы дополнительные 237

запрещенные 237

основные 237

Уменьшение

избыточности

в се­

тях

252

 

 

 

 

 

Устройство

обработки

данных

23

 

 

 

 

 

 

 

Фазовая

модель

структурной

схемы

ЦВМ

57

 

 

 

Фрагмент

дерева

наборов

182

Функциональная

схема

62

 

Функционально-логическое

про­

ектирование 13

 

 

 

 

моделирование

61

 

Функция

связности

247

 

ЦВМ,

автоматизация

исследо­

ваний

структуры

39

 

—,

аппаратная

часть 49

 

 

—, задачи

 

исследования

 

структурных

схем

48

 

 

—, информационная

часть

49

—,

исследование

структуры

35

—, моделирование

аппаратной

 

части 56

 

 

 

 

 

—, —

программной

части

51,

 

52,.

54

 

 

 

 

 

—,

основные

тенденции

разви­

 

тия

17

 

 

 

 

 

—,

— этапы

методики

проек­

 

тирования

35

 

 

 

—, первичные исследования ал­

 

горитмов

50

 

 

 

—, программная

часть

49

—,

работа

в

 

режиме

разделе­

 

ния времени 18

 

 

—,

разбиение

 

схем

на

уровни

 

87

 

 

 

 

 

 

—,

разработка

системы команд

 

50

 

 

 

 

 

 

—,

системное

 

и

функциональ­

 

но-логическое

 

проектирова­

 

ние 48

 

 

 

 

 

 

— событийная

схема

58

—, техническая

документация

 

на выходе

 

43

 

 

 

—, техническое

 

проектирова­

 

ние 36

 

 

 

 

 

 

—, технологическое

проектиро­

 

вание

36

 

 

 

 

 

—, требования

к

ним

17

третьего

поколения

18, 25

 

, конструкция

24—27

 

,

технология

изготов­

 

ления

32

 

 

 

 

 

универсальные

3

 

—, фазовая модель 58 —, функционально-логическое

проектирование 35

Цепи зависимые и независимые

130

 

 

Цепь 205

 

 

— связывающая 130

 

Цифровая

аппаратура

24

, размещение

модулей

102

 

 

Цифровые

автоматы

62

Шаг волнового алгоритма 212 Шкаф (стойка, рама) 26

291

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ