автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Многоуровневый структурный синтез аппаратно-программных средств микропроцессорных систем наладки и радиоизмерений

о»

Академ ¡я наук УкраТни 1нститут мбернетики ¡меш В. М. Глушкова

На правах рукопису

ПОГОРЕЛИЙ Серий Дем'янович

УДК 681.3.06

БАГАТОР1ВНЕВИЙ СТРУКТУРНИЙ СИНТЕЗ АПАРАТНО-ПРОГРАМНИХ ЗАСОБ1В М1КРОПРОЦЕСОРНИХ СИСТЕМ НАЛАГОДЖЕННЯ ТА РАД10ВИМ1РЮВАНЬ

05.13.13 — обчислювальт машини, комплекси, системи 1 мереж!

Дисертацш на здобуття ученого ступеня доктора техшчних наук у форм1 науковоТ доповщ!

КиУв 1993

Роботу виконано в Кшвському университет! ¡м. Тараса Шев-чевжа та Кшвському науково-дослцшому шститут1 радюви-м1рювально! апаратурп ВО ¡м. С. П. Корольова.

Офщшш опоненти: доктор техшчних наук, професор

КОВАЛЬ В. М„

доктор техшчних наук ПЛАТОНОВ Б. О.,

• доктор техшчних наук, професор

слепцов А. I.

Пров1дна установа: Кшвський пол1техшчний шститут.

Захист в^дбудеться « » - 199 року о

-годиш на заадапш спещал1зовано1 ради Д 016.45.02

при 1нститут1 шбернетики ¡мери В. М. Глушкова АН УкраТ-ни за адресою:

252207 Кит 207, проспект Академ!ка Глушкова, 40.

3 дисертащею можна ознайомитись у науково-техшчному арх1в1¡нституту.

Автореферат розкланий «-» -;- 199 р.

Учений секретар спец1ал1зованоТ ради

ГУМЕНЮК-СИЧЕВСЬКИИ В. I.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальтсть проблемн. Розширення сфери застосування сучасних М1кропроцесор1в (МП), пов'язане ¡з значним пщвищенням 1х продуктивное« 1 надшност! при вирнвенш важливих ! складних науково-техшчних задач та створенш нових прогресквних технологш в р!зних галузях промисловоси, ставить вимогу створення нетод)'в, яю забезпечують яюсно новий р|вень проектування широкого класу М1кропроцесорних систем (МПС). Можливкть убудовування МП в радюелектронну апаратуру нових поколшь дозволила здшенити докоршннй перегляд принцишв оргашзацй структуры, обчнелень 1 програмного забезпечення (ПЗ) традищйних ЕОМ при перехода до МПС, що базуються на концепциях паралельного проектування апаратних 1 програмних засоб^в, розпод1лених обчислень, функцюнування в реальному масштаб! часу.

Принципове вир:шення задач убудовування МП забезпечили мжропроцесорт системи налагодження (МПСН), теоретичним фундаментом розробки яких послужив цикл ро&'п, виконаних в 1нстнтут1 юбернетнки ¡мен! В.М.Глушкова АН УкраТни.

Однак нов1 проблем« створення ефехтнвних засоб!в програмуеання МПС, багатопараметричних 1 багатоканальних радювнм1рювальннх прнладдв (РВП) та ¡нформащйно-вимфювальннх систем (1ВС) пор яд ¡з застосуванням розроблених методдв внеунули ряд вельми актуальких I специфиних задач, для виршення якнх стало необхдаиы проведения комплексних дослщжень, що ¡нтегрують сушжж галуз! науки: К1бернет)!чну технику, автоматизайю програмування г мжропроцесорну снстемотехшку.

В результат! проведених дослщжень було сформовано 1 розвинуто новий науковий напрям, що обумовкв постановку циклу роб!т, виконаних в КНД1РВА ВО ¡..:ен| С.П.Корольова, 1нституп шбернетикн ¡меш В.М.Глушкова АН УкраТни 1 КнТвському утверситет1 ¡мет' Тараса Шевченка на протяз1 1980-1991 р. р., яы стали основою при створенш теорп, методологи та ¡нструментальних засоб1в синтезу МПС, використаних при розробщ ! впровадженж в сершне виробнидтво МПСН, РВП ; 1ЕС р1зного прнзначення, персональних ЕОМ (ПЕОМ) 1 технолопчного устаткування нового поколшня.

Мета__та_задаь;1_дрсл1дленна. Для виршення задач! проектування апаратно-програм.чих засоб!в МПС широкого призначення необх!дло:

- розвннути теоретнчн! основ» багатор!вневого структурного синтезу МПС, Ж1 базуються на сполучент алгебраТчного ! абстрактно-автомат.чэго тдход1в;

- на ochobí uieí теорй розвинути методолопю багаторшневого структурного синтезу апаратно-програмних засоб1в МПС i Ix оргашзащйних структур;

- стгорити ¡нструментальш засоби, призначеш для автоыатизацп процесу розробки МПС за методом багатор!вневого структурного синтезу;

- ■ побудувати параметричш регулярш схеми злгоритмщ функщонування МПС: внутрмньосхемного еыулятора (ВСЕ) МПСН, ¡итерактивних мжропроцесорних РВП, що пращоють в реальному масштаб! часу, типових пакет18 прикладних програм (ППП) ПЕОМ i т.д., opieKToeanHX на синтез програмних 3aco6ie i апаратних структур за допомогою створених ¡нструментальних засобш;

реалЬувати запропоноваш методн, струкгури, параметричш регулярш схемн алгоритмы при проектуванш МПСН, ПЕОМ i tx ПЗ, РВП i 1С ¡з убудованими МП та впровадити розроблеш МПС в сершне виробництво.

Результати роботи базуються на алгебрамному smapaTi систем алгорнтм1чних алгебр (CAA) i модифжоваиих систем алгоритм;чних алгебр (САА-М). Апарат запропонований В.М.Глушковим для виршення задач автоматизацГГ проектування лопчних структур ЕОЧ i програмування. (Див. Глушков В.М., Цейтлин Г.Е., Ющенко E.J1. Алгебра. Языки. Программирование. 3-е изд., г.ерераб. и доп. -Киев: Наук'ова думка, 1989.-384с. та 1нш1 роботи цих aBTopiB.) За допомогою розроблених алгебраТчних моделей формал1зуються поняття МПСН, ВСЕ, РВП, на яких базуються метода багаторшневого структурного синтезу. Запропонований пдаод дозволяв використовувати единий математичний апарат для лопчного проектування апаратно-програшшх засобт.

Для проведения дослщжень в робот! викорисгаш також теоретичш, методололчш та приклада! результати Teopil алгоритмш, теорп ыоделювання, теорп множин i дискретно! математики.

Нздкошинйаизда. Створено новий перспективний науковий напрям багаторшневого структурного синтезу апаратно-програмних засоб1в МПС, я кий характеризуется комплексним дослиженням на ochobí единого математичного апарат! таких важлнвих аспекпв розробки, як форыал1зовчт специфжацп, бзгаторшнешеть ¡ структуровашсть синтезу апаратно-програмних засоб!в, Тх поетапна верифшащя i оптимпащя. Вперше сформовано напрям, якнй був ор!ентованнй на широке використання в промисловост! ¡ визначнв шллхи створення ¡ впровадження-нового класу MI1CH, ПЕОМ, РВП i IBC. В зв'язку з цим:

- сформовано й розвинуто методолопю комплексного проектування i налягодже/шя апаратно-програмних засобш МПС. Побудовано абстракти! автомятт ыодел! МПС р!зного призначення, «kí функщонують за схемою

взаемоди управляючого та операцшного автоматов I мають достатню ступшь сшльносп для опису широкого кола- МПС. Функщонування абстрактних моделей конкретизуеться розробкою параметричних рсгулярних схем алгоритмов роботи управляючих автомат в САА-М;

• розвннуто I теоретично обгрунтовано методи моделювання апаратно-програмних ресурав МПС. Створен! програмш модел1 дозволили сформулювати вимоги до формування засо61в ¡м1таца зозшшнього середовища 1 оцшити часов1 характеристики роботи моделей в реальному масштаб! часу. Сформульовано 1 вир1шеио задачу визначення базису команд програми ВСЕ;

- розроблено принципи створення 1 алгоритми функщонування ¡нструментального комплексу багаторшневого структурного синтезу, заснованого на формальному апэрап САА-М, I архпектуру багаторшневого структурного синтезатора програм для МПС;

- розроблено схематолопю багаторшневого структурного синтезу МПС. Запропоновано узагальнеш параметричш регулярш схеми алгоритмов роботи ППП загального прнзначення для МПС I ¡нструментального багаторшневого структурного синтезатора програм, як! оркнтоват на подальший автоматизований синтез I оптим1защю;

- на основ! проведених дослщжень запропоновано шформацшну модель багатоканального РВП (включаючн радюелектронну меднчну апаратуру). Обгрунтовано нов> цифров! методи I алгоритми багатоканальноТ обробки результатш вим1рювань у приладах ¡з убудованимн МГ1, що включають багатопараметричт алгоритми внм1рювання динам1чних, геометрнчних та структурннх характеристик зовшшшх процесш. Показано иайб|'льш доцдльш шляхи 1х реал1зацп на основ1 використання убудованих МП.

Практична_знз.му1шст1(_ _р.0&11И, На основ! сформульованих 1

розвинутих в робот! теоретмчних положень 1 запропонованнх нетод1в розроблено:

- операшйш структури I параметричч! регулярш схеми алгорит.м!в функщонування широкого класу МПС та Тх ПЗ;

- ¡нструментальт засоби багаторшневого структурного синтезу системного I функционального ПЗ МПС.

Одержан! результат використано при внршенш задач аналЬу ! автомаооовлного синтезу аплратно-прогрямних засобш МПС р!зного прнзначення: МПСН, Г1ЕОМ, модулю профеайноУ оркнтацп ПЕОМ, широко? ггми РВП, 1ВС 1 технолопчного устаткування ¡з убудованими МП та Оркнтащя математичного апарата, покладеного .в основу

¡нструментального комплексу програм багаторшневого структурного

синтезу, дозволяе вкрпдувати проблему спиьного проектування алгоритьнв .функцдонування апаратних засо61в 1 програм.

Вдрогад. /ення результат_робагн* Розроблеш автором методи

автоматизованого синтезу апаратно-програмних засобш МПС, принципи структурноТ побудози мжропроцесорннх РВП 11ВС, парзметричш регулярш схеыи алгорктмш 1 программ комплекса впроваджено в 19 НДКР, проведених в КиТвському НД1 радювимфю 1льноТ апаратури ВО ¡меш С.П.Корольоза 1 КиТвському ун!верситет1 ¡меш Тараса Шевченка 1 сгТрямоианих на створення МПСН, РВП V поколшня, 1ВС, технологичного устаткувакня, ПЕОМ 1 Тх ПЗ ; т.д. В результат! виконаних робгг створено 1 передано у сер!бке виробництвс на ВО ¡меш С.П.Корольова (м.КиТв):

- перил вггчизняш МПСН С0-01 - СО-С4, призначет для убудовування МП в радюелектронну апаратуру р13Н0Г0 прнзначення. Операциша система ДОС СО С0-04 включае широкий набф ППП I шструментальш.й комплекс багаторшневого структурного синтезу;

- Ы1кропроцесорн1 у.едичш 1 РВП: пол1кардюанал1затор ПА5-01, €лехтрокард1оанал1затор ЭКАЗ-02, електроннол1ЧИльш частотомфи 43-64, 43-66 та ряд ¡ншнх;

- перш1 В|тчизнян1 ПЕОМ НЕЙРОН И9-66 1 СДГ-01 з комплектом системного ! прикладного ПЗ. Штатне ПЗ ПЕОМ включае ППП Нейрон-МСП - промислову реалЬацдю ¡нструменталыюго комплексу синтезу програм в операцшнш систем! (ОС) Нейрон ДОС1.

Теоретичш результата досладжекь I розроблеш апаратно-програмш ?асоби впроваджено в ряд! науково-доелдаих 1 промнелових оргашзащн, в тему числ! Одеському НДТ1 "Темп", Вьтыноському НД1 електрожки "Ел1та" 1 т.д. 18 ¡з розроблених за безпосередньою участю або тд науковим кертництвом автора програмних .комплексов зареестровано у фонда алгорит»¡¡в I програм концерну ТЕЛЕКОМ (м. Москва).

Ряд теоретичних положень роботи включено до складу куреш "Дискретна математика", "Програмне конструювання", "Вступ до програМування для ПЕОМ", яы викладае автор на радюф^зичному факультет! 1 спецфакультет1 КиТвського ушверситету ¡мен! Тараса Шевченка.

Апробашя результате роботи. Оснопн! положения роботи та окрем! И результата доповдалнсь 1 обговорювались на м!жнародкнх 1 украшських науково-техмчннх конференидях, засщаннях рзд ! семшарах, а саь.е: на науковотехшчнш комференщТ "Мжропроцесори I нова технолопя" (КиТв,-1980 р.), галузевш науково-техшчнш конференцД "Обчислювальна технжа в системах I засобах зв'язку" (Москва, 1982 р.), м1жнарсднш конференцд "Розробка, засоб^в проектування мжропроцесорннх систем" (Льеж, 1982. р.), конференцд" "Застосуванни мтропроцесорт I мжро ЕОМ в

системах управлшня 1 контрольно-вим!рювальн!й апаратурГ (КнТв, 1982 р.), VI Всесоюзна школ1-сем!нар1 "Паралельн!- обчислювальт системи" (КиГв, 1983 р.), мгжнародних семшарах "Методи верифжаци ! доведения правнльност1 програм" (Будапешт, 1983, 1985 р. р.), (¿¡жнародному семшар! "Проектування систем налагодження" (Варшава, 1986 р.), сем!нар! "Перспективи розвитку мереж передач! даннх ГАВ у ХП п'ятир!чцГ (КиТв, 1987 р.), науково-техн!чнщ конференцн "Персональж ЕОМ. Архитектура I технолопя застосування в системах управлшня" (КиТв, 1987 р.), конференщУ "Проблеми створення I застосування персональннх ЕОМ як основна задача комп'ютеризгшТ народного господарства" (Одеса, 1987 р.), I Всесоюзной школ!-сем1нар! "Розробка 1 впровадження в народне господарство персональннх ЕОМ" (Мшськ, 1988 р.), галузевт науково-техшчнш конференци "Застосування ПЕОМ для автоматизащТ розрахунку норм, норматив1в ! ¡нших управлшських функцш" (КиТв, 1989 р.), М1жнародн1и конференцм "Локальш обчислюзальн! мереж! ЛОКСЕТЬ 90" (Рига, 1990р.), конференщТ "Проблеми ! перспектив» використання персональннх ЕОМ в систем! Мшл!спрому СРСР" (КиТв, 1990 р.), семшарах НауковоТ ради АН УкраТни з проблеми "К!бернетика", семшарах [ учен!й радд радюф!зичного факультету КиТвського ун!верситету ¡.чем! Тараса Шевченка, заеданиях науково-техшчноТ ради КНД1РВА ВО ¡мен! С.П. Корольова.

Комплекс еннтезованих системних програм на ПЕОМ демонструвався автором на всесв1ттй виставц! електрозв'язку "Телеком-87" (Женева, 19Э7 р.), виставщ "Дм радянськоТ науки ! тгхшки в КНР" (Г1екш, 1988 р.).

За створення 1 впровадження в сершне виробиицтво нового поколения автоматизованих виАпрювальних прилад1в, 1ВС ! специального технолопчного устаткування на основ! базового комплексу мжропроцесорноТ техн!кн автору у склад! колективу проектузалышив в 1934 р. було присуджено прег.пю Ради Мнистрш СРСР в галуз1 науки 1 техшкн. Роботи 'автора в!дзначено медалями ВДНГ СРСР.

Публ!кашТ, По основних результатах роботи опубл!ковано 69 наукових роб1т, в тому числ! 5 монографш.

Структура___роботи.__На захист виносигься допов!дь, яка е

узагальненням роб^т автора ! м1стить результат» тео.ретичних, методолог!чних ! прикладних роб!Т в галуз1 проектування апаратних 1 програмних засоб:в МПС. Допоз^дь складаеться 13 трьох роздшв: методолопчт аспекти 1 жструментлльш засобн синтезу МПС; багатор!вневнй структуриин синтез програмних та апаратних засоб!'в МПС; реалЬлшя програмних засоСяя МПС р|зного призначення.

Постановка розглянутнх у робот! задач ! основж теорегнчн! результат (модели парз.метрччт регулярт схеыи алгоритм1в

функщонування МПС, метода моделювання ресурсов МПС, прннципн реал:зацД i алгоритми комплексу багатор1вневого структурного синтезу для МПС) належ гь особисто автору, результат» прикладного характеру одержано гвд науковим кер1вництвом i за безпосередньою участю автора сп1льно з колегами 1з 1нституту кибернетики шеи! В.М.Глушкова АН УкраТни, КНД1РВА ВО ¡MeHi С.П.Корольова i Кшвського ужверситету ¡мен! Тараса Шевченкг.

JLsaöoiLaaxiiniambca: ' - теоретичж оскови i методолопя багатор1вневого структурного синтезу МПС,' створення ^¡кропроцесорних шструментальних систем проектування (МПСН, ¡нструыентальний комплекс синтезу МПС), що включають побудову моделей, параметричних регулярних схем алгоритм1в, комплексна програм;

оснози • створення з використанням мжропроцесорних шструмектальних систем прсектування багатоканальних i багатопараметричних ипкропроцесоряих РВП, IBC i техиолопчного устаткування, що включають сукупшсть адаптивних мжропроцесорних структур i комплекса програм управления приладами в реальному масштаб! часу; •

- шляхи практично! реалЬацД МПСН, РВП i IBC нового поколшня, ПЕОМ i Ix ПЗ, у т.ч. освоения в сершному виробпицтв1 i впровадження в наукових установах i лромисловост!.

1. METO ДОЛ ОГ1ЧН1 АСПЕКТИ I 1НСТРУМЕНТАЛЬН1 ЗАСОБИ СИНТЕЗУ МПС

Методи i ¡нструментальш засоби створення МПС включають принцип» структуризацм системи, створення i аналЬ гбстрактних автоматннх та алгебргТчних моделей, ix подальшу трансформащю в параметричш регулярж схеми комплекст синтезу та налагодження апаратно-програмних засоб1в."

1.1 .Абстрактн! автоматш модел1 МПС. Автоматна модель МПС, що 6<ре початок вщ модел! В.М.Глушкова, ыоже бути представленою у вигляд! композицПГ .двох автомапв С i D. .Автомат С назьемо управляючим, а автомат D - операцшним. Запропоновану модель представлено на рис.1.

Висуваючи додатков1 припущення щодо автомат С i D, одерл^уемо наступт штерпретяцГТ автоматннх моделей МПС: .

а) яшцо як автомат С вибрати блок управлшня ВСЕ МПСН, а як бвтомат D - МПС, що налагоджуеться, то запропонозана модель буде представляти опис функщонування МПС.Н у режим1 смуляцм Tiei системи, що п;юектусться;

Автомат Е

РисЛ. Узагальнена автоматна модель МПС

б) як автомат С можна розглядатн деякий дов1льний алгоритм, а як автомат Э - ¡нформащю, що переробляеться цим алгоритмом. Тод! модель описуе виконання програми МП;

в) автомат С е мжропроцесорний контролер с запнсаною в постшному запам'ятовугальному пристроТ (ПЗП) збер!гання програмою, а автомат Э - тдсистемн вим^рювання пзраметрш I рееетрацн даннх рЬннх зовшшшх ф!зичних процеав. У цьому випадку модель адекватна микропроцессорному РВП.

Позначимо автомати

С = (х,У,Ь,у, еУ.К(х сХ,1 еТ/1 еЬ))

та

0 = сШ,Р(у еУ,1с-Ь/1 еТ)}.

Тут X - вх1днин алфав1т автомата С; V - алфав1г його сташв; Ь. - вихщннн алфав!т; Р- воображения множини V у себе за литерами вхщного алфав1ту хеХ ! вих!дного глфав1ту 1 еТ автомата О, при якому на. виход! автомата С з'являеться вихдна л1тера 1еЬ. Аналогично для автомата И. Зобразимо вщображення Р стану усУ автомата С ! воображения Р стану \vo\V автомата й у вигляд! об'еднання вщображень за лггерами алфавтв 1сТ I

тобто

КГТМ.

Тод1 автомат !■ = С»0 = (£,<3,М.ч, еО,К(геХ/гасМ)), який дор1внюе ксмпозици автомап'в С \ О, визначаеться зпдно з формулами

2 = ХхУ, (1)

<3 = УхИГ, (2)

М = ЬхТ, (3)

КЧ=иу(Р1/1УхР1/^)> (4)

1биет

де я = «геУ/, ^у - воображения стану V автомата С за

лггерою I еТ , при якому на виход! з'являеться 1 еЬ, а воображения стану лу за л1терою 1 <=Ь, при якому на внход! з'являеться I еТ .

. Зупинимось на першш штерпретацп (а) запропонованоТ модель Хай необх1дно спроектуватй МПС, яка адекватно описуеться автоматом Э, який ¡ндукуе деяке автоматне воображения ГОсля виготовлення МПС до початку й налагодження вона з загальному випадку описуеться деяким автоматом О':

= е\у',1>'(у' ьЬ'А' еТ')),

1 шдукуе автоматне воображения g'. В наел да к цього I автомат Е' = ОЦ'-не екв1валентний автомату Е, який визначаеться стввщношеннями (1)-(4). Метою налагодження МПС, що проектуеться з використанням ВСЕ, е Еикористання автомата С з метою перетворення автомата Е' на автома. Е, що забезпечить перетворення автомата В' на автомат О 1 редукшю автоматного воображения g' до автоматного вщображення g, тобто у кши.гвому пщеумку забезпечить необхщний закон функщонування операцшного автомата О 1 в^дповино налагоджуваноТ МПС.

Для подальшоТ конкретизаци запропонованих моделей 1 розробки регулярних схем функщонування управляючого автомата С в робот! використано математичннй апарат САА-М. Операцп САА-М под;ляються на лопчш та операторм. До лопчних' належать бульов1 операцп 1 операщя Р = Л-а Л1ВОГО множення оператора А на умову а, а до операторних -основш конструкцц структурозаного програмування (посл1довне викоиання, розгалугкення, циюнчне повторения) ! операщТ, що оркнтоБаш на формал1зац;ю паралельних обчислень (асинхронна диз'юнкщя). Зктавлення деяккх операцш, що входить у сигнатуру САА-М, з програмнимн структурами на мов[ САА/1 (вх!дна мова шетрументального комплексу . багаторшневого структурного синтезу) воображено в табл.1. Користуючись апаратом САА-М, що мае розвинеш заерби зображення лопчних ум .в та операторних структур, здженимо переход вщ опису автоматннх моделей до регулярних схем алгоритм^ функщонування МПС, як1 е формулами в САА-М. •

Таблиц* 1

№ п/п Сигнатура операторних операщй САА-М Програми! структури ■ на мов! САА/1

1. Композищя А*В А*В

2. Асинхронна диз'юнкщя AvB СИНХРОННО А СИНХРОННО В

3. а - диз'юнкщя (AvB) ЕСЛИ« ТО А ИНАЧЕ В

4. Перемикач ВЫБОР (а1А,...а.А,)

5. а- ¡тераШя {А} а ПОКА НЕ а ЦИКЛ А

6. Зворотна ойтераШя (А) А*(ПОКА НЕ а ЦИКЛ А)

структурного синтезу МПС. 1нструментальнин комплекс [26, 29] грунтуеться на автоматних моделях i призначений для синтезу послОовних та паралельних програм (npouecia) за ix САА-М-схемамн i реализациями елементарних oneparopie i умов.

В основу розробки ¡нструментального комплексу покладено методологию багатор!вневого структурного проектування • програм, в!Дпов1Дно з якого вих!ДН1 в|'домост1 про програми або anapaTHi структури, що проектуються, повинн! бути представленнми у внгляд! наборов схем реал!защй. Побудова схем базуеться на апарап . САА-М i вони ¡нтерпретуються для предметноТ облает!, яка розглядаеться. Базис таких двоосновних алгебр будуеться на основ! породноТ алгебри оператора та алгебри трнзначних лопчних умов, а в сигнатуру входять операци, наведен! в табл.1. Схеми являють собою систему р:вностей, hki конкреткзують введен! поняття за допомогою алгебрзТчних вираз!а над ¡ншнми поняттямн. Перша pißHicTb вважяеться головною. При синтез! в не! тдставляються решта р!ЕЧостей в1дг.ов!Д.но ¡з входженнями !х Л1вих ча'стин. Оператори i умови преьсташгяються в mobi САА-М змгстовими ¡дентиф!каторами. Це дозеоля« зпкористовувати як ¡дентифтатори фрази, яю визначають поняття предметноТ области що розглядаеться. Елементарними будемо ввзжатн оператори i умови, як! в данш схем! не конкретизуються. При синтез! програми так! ¡дентнфпсаторн в наипроспшому внпадку зам|'ню:ст!>ся на фрагмент текст!в ¡з арх!ву понять. ApxiB понять може бути ¡ндиэ!дуальиим для кожноТ схеми алгоритму або стльним для цглоТ низки схем. В э'з'язку з тим, шо синтаксис вхщно! иови САА/1 ¡нс^умент-лльного комплексу не обмежуе розмф !дентнф!кагор1в, дс.пльно ix виоирати як професшш тершмл i фрази, що описують предметну

область задач¡. У поеднанш з поршневнм представлениям схем алгоритшв ' це дозволяв на початкових стадиях роз робки програмн виконувати проект в терышах предме но! облает!, а пот!м в рамках Т1еТ ж схеми конкретизувати проект в термшах проблеыних программе 1 т.д. Кожний р1вень схеми, ор!ентований на свою категорш фахтшв, може служити для них документом на програму або специфшацдю апаратних засобш, а вся схема в щлому - сполучна ланка м1ж р1зними фах!вця»л-

1нструментальний комплекс мае таку арх!тектуру (рис.2): аналЬатор САА-М-схем, блок синтезу програм цшьовою моаою, текстовий редактор 1 модуль роботи з арх!вними файлами. На вх1д система надходять САА-М-схема 1 список реал1зацдй внбоаною цдльовою мовою Ь елементарних операгтш, умов, блокш об'яв змшних 1 под!бних фрагмент« вихщних текстш програм, щ.о внкористовуються в процесс компоиування (Ь - схема). На еиход! система синтезуе Ь-програму - текст щльовою мовою Ь ( подключено цкльов! мовн Паскаль, 0++ 1 Асемблер).

Ь - (хеш

САА-М-схема

\

Список реалЬацш!

/

\/

АналЬзтор САА-М - схем

Формула

К-

Арх1в

14-

Блок синтезу програм шльовою новою

Управляют структура пробами

ОперацШна структура програми

. Сннтезована Ь*- програма

Компиящя.редагувэнни.вкконанмя про^^чи

Модуль роботи з архтом

7

Рпс.2. . Архитектура шетруменгального комплексу

3 метою пданщення ефективност! функщоиуванкя шструменталького комплексу в нього було закладено так! структуры! принципи:

а) одна САА-М<хема вйповщае однш програм! або процедур!', що сннтезуеться. Тому, якщо необх1дно роздиити програму на ряд процедур, ывд в!дпов!дннм чином розбити на частнни САА-М-схему та аформнтн кожну часгину у вигляд! В!ДП0В(ДН01 п!дсхеми;

б) функщонування системи розднтено на два незялежн! кроки: анал1з i синтез. Це дозволяв при налагоджент не повторювати. в б1льшост! випадшв крок анализу, бо налагодження в основному зводиться до внправлення помилок в реал!защях елементарних понять ¡ до модиф!каци останшх;

в) на eTani аналЬу використовуеться пльки САА-М-схема (зверпення до apxiay понять не виннкае). Схема повшстю читаеться у пам'ять ¡ залишаеться у нш до заюнчечня цього етапу. Сиктаксичний розб!р схемн ведеться однопроходним анял1затором до першоТ помилки. Не виходячч з анализатора можна виправнти виявлену помилку, теля чого анали автоматично повторюеться;

г) на eTani синтезу s apxiBy понятть вкбираються i обробляються реал!зацм тьльки тих понять, hkí були використаш в трансльованш схем!. Такнй apxiB легко моделюсться за допомогою текстового файлу, з якого bcí необхиш фрагмента прогрзы викликаються за один перегляд.

1нструментальний комплекс параметрично настроюеться на режими, ям визначають форму представления программ, uto. сннтезуеться. Передбачено чотири режими (1 - текст програми сннтезуеться без KOMeHTapie, 2 - осиовнин режим синтезу. Текст програми будуеться з вщступами i коментуеться; 3 - додатковий режим. Коментар! ьнр1вню>оться по левому краю i М1стять номер оператора або умови в таблиц! 1дентиф1катор1в i номер входження цього оператора або умови в текст програми; 4 - режим налагодження. В'црйкяеться bía додаткового ткм, що в текст програми включено рядки реалЬацш).

Якщо в npourci синтезу програми не було знвйдено реал!зац|Ю елементарного оператора або умови, в файл э ¡м'ям схеми вносить заготовлю для мкибутньоУ реал1заци, а в текст програми, що сннтезуеться, вклгачаегься спет'зльним чином оформлений макет реализаций

Парамегрнчна регулярна схема алгоритма функщонування системи запнсуеться у бнглядг

Л^А/А/Л,,

де Л, = ( ' Л,, *Л|2 }) * ( Л1}) * { Л(<) * ( Л|3) -оператор пщгоговкн до

u,|l, 1, о, с,

обробки СЛА-М- cítwi!;

* А2 — { Аи * ( А,4 v.Ajj)} * Au . оператор анализу САА-М<хеми;

«4 " £

A3={(A3S)*ni

■И Pi V

У 31 Ум Уэз Ум Aj, Ам Ам

)* ( А36* (А37))* ( (А3, VA39))} J Ci>u

оператор зборки сннтезовано! программ. В наведенш схем! прнйнято таю позначення. Предикат»:

ai»fi»Yi»&i>ei " сукупн!сть умов, що визначають подготовку до обробки САА-М-схеми; 1

ал- вщмовлення вщ повторения сиктаксичного анал!зу; Pj- выявлено поммлки в CAA-M-cxeMi;

as.Pj.' j^j.ii.Hj - умом егаг.у зборки синтезовано: програми;

у%- задано i-н режим зборки програми.

Оператори:

A,„AU,A,„A,4>A„ - трупа операторов попередньоТ обробки САА-М-схеыи; А31- синтаксичний анализ САА-М-схеми; Ац- завершения синтаксичного анализу САА-М-схеми; Аа- представления САА-М-схемн у внгляд! одше? формули; А,- зборка програми вишовщно з i-м режимом; А„,АМ,А,„А,„А„- група оператор1в синтезу та зборхи програми. Процес синтезу програм та апаратних структур за допомогою шструментального комплексу можна роздалнтн на ряд eranis. Етап 1. Опнс ■ предметно! облает! задач!. В!н складаеться з перел!ку i формалзаап понять, як! викорнстовуються при виршенж задач!. В результат! виконання цього етапу в арх1в включаються оператори 1 уыовн, що характерн! для обробки даних при вир!шенш розглядаемого кола задач. Етип 2. Запнс у термжах введений onepaTopis i умов найпрост!шого алгоритму Ev.piuieiiHa сформульовано'1 задач!. Результатом цього стапу повинна стати схема ыожливо i не оптимального, але безумовно BipHoro алгоритму.

Етап 3. Дослщжешш ефективност! алгоритму та його оптим1защя. При цьоыу первинна САА-М-схеиа розглядасться як алгебраТчна специф!кащя алгоритму, що проектуеться.

• Етап 4. Подготовка i занесения в арл;в реал!зацн використаннх в cxeMi onepaTopie i умов. Створюються структури даних, що в ¡добра ж;,.оть поняття, як! були введен! на першому етап!. ■ Етап 5. Пйдготовка до налагодження i вернф!кащТ створюваноТ програми. Складаеться система тестовнх прнкладдв. В apxie включаються оператори ыовк програыування для зиклику засоСИа налагодження i вндач! позОомлеии.

Етлп 6. Автоматнзозанин синтез программ. На основ! спрос кто ваноТ схемн алгоритму i реал!зацп понять, що збер1гаються вархМ, збираеться текст программ цдльовою мовою. Попы програма компицоеться i виконуеться. При виявленн! помилок лагодяться схема та поняття apxisy, теля чого . повторюеться синтез.

1.3.Синтез модел! ВСЕ. Конкретизуемо ¡нтерпретац1ю (а) запропоновяноТ модел! ВСЕ в термшях САА-М i автоматноТ модел! (1)-(4) МПС (ВСЕ являе собою спешал^зовану MiKpoEOM, що п!д час налагодження ф!зично замшюе МП в МПС, яка налагоджуеться). На рис. 3 зображено оргашзацшну структуру ВСЕ в трьох станах: обману з управляючою ЕОМ (УЕОМ) (рис. 3, а), ¡шцдалиацдТ або повернення э емуляцн (рис. 3, б) i емуляцн (рис. 3, в) [6, 16, 18, 191. Управляючий автомат С ВСЕ включае так1 функщональт блоки:

- УЕОМ, нев!д'емною складовою частиною котро! е програма управления емулятором, що забезпечуе програмннй ¡нтерфейс оператора з МПС, яка налагоджуеться (НМПС);

- блок управления, якнй здшеню« управл!ння ресурсами ВСЕ i дае ¡нформащю про його стан УЕОМ.

Операцшний автомат D ВСЕ складаеться з блоюв:

- МП, що емулюе, котрий п!дключаеться до НМПС;

- паы'ят!', що збер!гае програми, як1 викокуються при запуску I поверненн! з емуляцп (ПЗП);

- пам'ят! ¡М1тяцп (П1), що використовуеться програмамн НМПС;

- компаратора (КОМП), що виробляе ознхку прнпмнення емуляцн при ¡стинност! попередньо заданих предикат!в (эб1жжсть адрес, стан!в i даних МП);

- пам'ят! траси програми (ТРАС), яка збер!гае ¡нформашю про машини! цикли МП шд час виконання програм НМПС;

- розлод!лу pecypciB -(БРР), якнй пдалючае пам'ять НМПС або П1 до МП тд час емулйци. БРР розпод!ляе пристроТ введения/виведення (ПВВ), внявляе запити на звернення до некнуючоТ пам'яп або ПВВ i виробляе ознаку прнпинення емуляц:".

Тод! параметрнчну регулярну схему алгоритма роботи ВСЕ можна записати таким чином:

Л^А.'Л^Аз'АЛ,

а

де

А Л /А /пГа" а» "" "'О пГа" а» "'Ott

Автомат С

МП

БУ

!------------------Г

ГШ

коми

трас

УЁОМ i

_(.Чина адреси

-Шина стану

-т— Шина даиих

брр

Автомат D

Е

1МПС 1

Шина стану Шина адреси

а) стан обмшу

, Автомат С (

—>|УЕОМ|

МП I БУ

I

пзп ¡ комл ТРАС

HEl -СЕН S

Автомат D

б) стан ¡шщал1заидТ або повернення з еыуляцД , Автомат С

МП 1 БУ j i I ¡успм

1

I пзп

трас

i

брр

1~L

П1

Авгомаг D

нмпс

Шнна адреси Шина стану Шнна даннх

Шина стану Шина адреси

в) стан емуляцц

V

Рис.3. Оргашзацшна структура ВСЕ в р!зних станах -оператор обмшу УЕОМ i ВСЕ;

А2 — Ají 'Ajj *Ац - оператор переходу в стан емуляцГГ; • •

А3 = А3| A3J v А33 v AJ4} . оператор емулящТ;

А4 ~ А41 *А42 *А„ - оператор повернення 1з стану емуляцй. В и азе дежи схем! використано так< позначекня. Предикати:

а - поточна команда не е командою припинения роботн ВСЕ;

а„ - команда нг е командою запуску емуляцД;

а 12 - необхи^г звертання до апаратних ресурс!в ВСЕ;

ап,<1ц,а„ - необхщне завантаження блоков КОМП, ТРАС або БРР

вщпоз'дно;

а„ - необх1Дне звертання до даних в П1, НМПС, або ПЗП;

а|7,а„,а„ - необх!дне виконання команд без звертання до апаратних

ресурс;в ВСЕ;

а3| - вадсутня умова лрипннення емуляци. Оператори:

А„,Аи - подключения УЕОМ до системних шин ВСЕ, вццшючення МП в!д

цих шин та прийом поточноТ команди в1дповщно;

А„,АМ,А„ - завантаженпя блою'в КОМП, ТРАС збо БРР и'дгсовиио;

Л„ - запис/читання даних в П1, НМПС або ПЗП;

А,7,А,„А„ - виконання функцш без гвернення до апаратних ресурсов ВСЕ; А,, - выключения УЕОМ В!Д системних шин ВСЕ 1 подключения МП до ПЗП;

АП,АП - виконання програми завантажекня прсграмно доступних елемент1В МП та выключения МП вод ПЗП в!дпое1дно;

А,„АП - запис/читання даних через БРР та запис даних робочого циклу МП у ТРАС водповщно;

Аи - переворка ознак зупннения блоком КОМП I формування оэяаки

припннення емуляци при виконакн! умоз зупинкн;

А,4 - формування умов приложения емуляци;

А4„А4, - шдключення та водключеошя ПЗП до/вод МП вдаоводко;

А„ - виконання програми читакня програмно доступних елемогт МЛ.

Одержана параметрична регулярна схема е формулою в САА-М I допускав подальшин формализований синтез за допомогою шструмептального комплексу Нейрон-МСП.

Роздол узагальнюв запролоновану автором методолопю синтезу МПС, яка грунтуеться на автоматних та алгебраТчних моделях, слематологП багаторшнер.ого структурного проектування, 1 мштнть параметричн! регулярш схеми алгоритмов онструменталъного комплексу синтезу та налагодження МПС.

2. БАГАТОРШНЕВИЙ СТРУКТУРНИЙ СИНТЕЗ ПРОГРАМИ ИХ ТА АПАРАТНИХ ЗАСОБ1Й МПС

Ро:>д1л включае багаторовневим структурнии синтез жтерпргтаоуй (а,б,в) зяпропонованоТ в гюпередньому роздоло абстрактно? явтомагиоТ нодел1 МПС. В кожному внпадку САА-М-схема яялле собою деяний кл%с алюритм!в, якош визначаеткя шюживою систем елекеитарних сг»,рзгор!ч

та умов. 1нтерпретащя останшх, а також опис обробляемих структур даних провадиться за допомогою щльовнх mos, що вибираються у згод! з даною предметною областю та типом МП.

набору команд програми ВСЕ. Специфика вимоги до функцюиування программ ВСЕ полягае в тому, що вона повинна забезпечувати i пЬлримувати штерактивиий режим роботи через неможливкгть прогнозування з досить високою в!ропдн|'стю результатов чергового кроку емулпшТ ¡, вкаслщок цього, ыаиже повною залежшстю подальших крок!в б!д результатов иоперсдшх. Ряд функцш виконуеться програмою у фонозому режим!. Додатковою уыовою е те, що ПЗ емулятора повинно функщонувати в пакетному режим! для зд'йснення початкових установок 18, 14, 17].

3 метою дослдакення метод!з побуду ванн я розглядуваних програм i а;<ал1зу Тх роботи конкретизуемо в модел! (а) ВСЕ, яку було введено в . перщому розд!л!, параметричш регулярно схеми алгоритме.

Для створення регулярно? схеми введемо тако позначення. Хай множима команд програми S розбиваеться на и функщональних шдмножин S„ таких, що

i£l={l,2,...,n}.

(5)

f>.

= 0

iU

(6)

Причому кожна тдмножина

—в!—.в^}. (7)

Не порушуючи сшльносп, будемо вважатн, що Э, - пщмножина, що мае олну команду 8] завершения гтроцесу емуляцп. Поточну введену ксрнстувачем команду позначнмо ст. 3 ураху&аниям введених позначень уадгальнена пьраметричиа регулярна схема алгоритму може бути зображена у бигляд! насту:.иоУ форкулк:

A-^A.vA.MWn

В,

|1.г

в„

vAj) v А3)}

(8)

де приинят! T.-mi позначення. Предикат»: a = {n/S,):

jt ес tve-miH символ ке е ^апклром ki'huü кок л ид»; S - корнстувлчем не Введено п-лочку команду;

1(1

в - стан апаратннх pccypcia дозволяв виконати команду, що запитуеться; Оператори:

А, - виконанйя фонового процесу;

А2 - видача повиомлення про помилку перюду виконання коыандн; А, - видача повщомлення про сннтакснчну поыилку; _ Л( - введения чергового символу; - штерпреташя командн S, ;

m = Card(yS,). id

Розроблену параметричну регулярну схему (8) було використако для синтезу програм с!мейства ВСЕ для р|зних тнтв МП. а сгме: КР181СВМ86, КРШ0ВМ83, КР580БМ80, КР530ВМ85, КР1816ВЕ35, КР1816ВЕ48.

Еахсливою задачею проектування ПЗ емулятору е гизнлчеиня i реал1зац!я базового набору команд программ. В ззгальнону внпгдку постановка задач! формулюеться таким чином. Необх:дно сформуватк ыножкиу S , що мостить мЫшальну к!льк:сть елеменлз i еклздаетыгл .ч пданожнн S„ як! задозолькяють умогам (5)47), i наступним додатковим крнтер!ям:

- na6ip команд повинен згбезпечучатн упраолшня всЫа pscypccv ЧСЕ без втрати Тх функщональних можлнвоетей:

- Ha6ip команд повинен забезпечупатн макс.чыальну мльмсть cepsicniix функций i шформаци про процес налагоджекня, як] вщпоылаюгь сучасннм концепшяы побудуаання програм налагодженмк.

ПЕОМ. ApxiTeKTypHi принцип:! реэлЬащТ инструментального комплексу багатор'вневого структурного синтезу МПС дозволяють на ocHosi ти.юпоТ паряметричноТ регулярно!. схем:: алгоритму сннтезувати про: рами i формализован! специфжаци лпзрзтних структур МПС для вир<шсння задач pi3HH.x предметннх областей. Це досягаеться :.а рахунок кожливосп модифжаци САА-М-схеми алгоритму стосовно до умов задач! i внкоркстання на eTani синтезу необх!дннх архшшх фгшпа.

ГПдзнзченз молмшнсть дозволила розробнтн гипса! пзргметрпчш регулярш схегш алгориты!я, як! було внкорпстано для-синтезу ПЗ ПЕОМ (ОС, ППП, снстемн прогрлмувэмня). Нижче нзаедено параметричну регулярну схему алгоритму функиишувянни ¡нтегроогмого ¡11111 ШИШ) для ПЕОМ, що включае «•-.!- )!,2, } piuru <J >"км;'*1 {pfiот* ^ tucre*«.--»

управлшня базами даннх (СУБД), електронною таблицею, дЕловою графжою I т.д (22, 24, 29]. Б схем! воображено т1льки одну функщю 1ППП (робота з СУБД)).

= А, * { А2}*А3

а,

А -А *А -ПГ"21 - М

де 2 _ 27 111д д д у оператор роботи з 1ППП;

^21 = { ( А2и)* ( Алз}* ( ^211) - оператор роботи з СУБД;

ааи РД| Тл1 аш

С схем! принняго наступи! позначення. Предикати: а, - внх|'д з 1ППП;

- обргно режим 1 е! роботи 1ППП; а,„ - завершено роботу СУБД в режим! "Асистеит" (команди вибираються з функцюиалышх меню); Рз„ - прилшгення роботи з СУБД; *»и " припикення роботи СУБД в командному режим!. Оператор«:

А, - ¡шшалЬашя 1ППП; Л, - завершения роботи з 1ППП; Ам - робот« з ¡-ю тдсистемою 1ППП;, Ам - фор^ування головного меню 1ППП; Аа, - анал« внбору ¡з головного меню; Л„, - робота СУБД в режим! "Асистеит"; Алз - вих!Д з циклу роботи з СУБД; А,ц - робота СУБД в командному режим!.

РЖ1, 1снуюч1 ыодел! РВП грунтуються на ф^знчних принципах вимфюааинк параметров Деякого зовшщнього Процссу. В робот! запроиокоаано новпй п!двд до створенкя узагальненоУ схеми функцинуогння РВП, що базуегься на ¡нформацшнш модел! / в досгатныэму ступеш адекватно описуе процесп перетворення шформацц убудосэшш МП. Запропояовзну модель зображел~ на рлс. 4. В ззгалькоыу внпадку прилзд мо>:<.е матн п канал!», що треба враховувати при форм) аанн! модели |3, Ю].

П^систеыа введения 1 попередш-оУ обробки ддних про зоитишш процес повинна забезнечуватн медиши, цифрову фшьтращю I "л.ожуг.ания даних кс.сб.чшно, то р реальному масштаб! часу).

Голомьсь задачею туг с форм);?;'.::>' ьчкиого ьекгера X, який икчигь ф:з;5чп! плргшегри зовг'пиП-г.го лршссу. П;.-.сигтсиа лчг.-Ьу 1 обробки

даних на, основ! вектора X формуе вихщний вектор У, икни внзначаеться деяким оператором Р перетворення вектора X, тобто У-Р*Х. Наязш'сть убудозаного Л'П дозволяв передбачити складш алгоритми I математнчну обробку вектора вихщних даних X. Писистема реестрацп 1 Епуал^зацП' параметр!В процесу, використозуючн розраховашш вектор У, забезлечуе

Рис.4. Узагальнена ¡нформгшннл модель мпфопроцессриого гьМ

¡нд1!клц!ю даних в иеобхЫному вигляд!. Мжропроцееорш РПП V I VI поколшь забезпечують можлнвкть штеракгивко! взасмодн з оператором.

В загальному к>п:ад::у схема ф',ч1кщочуг..ошн РЬ< ( ноже буг» зображена у насгупкому виглнд!:

л.

■(XV[ГА

/у,

мЛ,

"'Л 'О'"

*А *А * А

'4<- оператор вим!рювань в

канал! i i форыування вектора X¡ . В схем! приннят! таю позначення. Преднкати:

а - выявлено помп л км приладу; Р - ввшкнгно електрожнвлення приладу; у, - активней канал i; 8 - ознака початку вилпргавань;

K¡,c2,cj - натненуто кнопки "Контроль", "Скидання", "Режим" в'щповщно. Оператори:

А - диагностика помилок;

Л„,Аи,Ап - локальний контроль, скидання мшропроцесорного контролера, ¡ндикащя режиму оим!рювань вдаовканс; Аа - формувлння вектора Y~F*X ; Аа - статкстична обробка результатов в канал! i;

А„, - видача результзтш вит'рювань в канал! i на пристрШ ¡ндикадн або зовтшню систему передач! даних.

Нижче наведено узагальнену схему функцюнування РВП, яка записана мовок» CAA/1 (для випадку п-*2).

СХЕМА EIP --■»■—■- "Алгоритм роботн

"Управлшкя приладсм"

— "Самоконтроль при ув;мкненн! електрожнвЛення" * ЕСЛИ 'Виявлеш збоТ пркладу' ТО "Д1агеостика несправност!" ИНАЧЕ ПОКА НЕ 'Вимкнено електрожнвлення'

'Актнвннк канал 2'

-----> "Внм!рювакня в канал! 2"); );

"В|!М1рювання в канал! i"

•*—•"»« "Очшувамня початку вимфюззния ! формування вектора X[i]" '"Форыування вектора Ylil-f-'il'XfiJ" ' *"Статистична о^робка иезультатю" *"Биг;едеш'ч результат на прн'-гры шднкзцнабо 3oB4¡-'j!i:.i систему переднч! ¿um>i>,' "0'i;i;yr шип початку дималуи-пит ф :;>.■,¡уцаннч г,.:-.сгорл X¡.¡"

радюаиыйрюаального приладу";

шшт—ттш, ПОКА НЕ "Нндшшов сигнал про початок виш'рювлнь' ЦИКЛ ВЫБОИ 'Натиснуто кнопку <Коитроль>'

-> "Локальний контроль",

'Натиснуто кнопку <Скндання>'

--> "Очистка пам'ятГ,

'Натиснуто кнопку < Режим >'

-> Чндикащя режиму вимфювань i формування вектора

X|i!"); КОНЕЦ;

В робот! запропоновано методолоп'ю розробки i налагодження програмних зясобов убудованих мшропроцесорних контролеров, я.ку засновано на внкористанн! кросових засобт i МПСН [5, 0, 11, 121.

В роздЫ синтезовам параметричн! регулярно схемн алгоритмов функцоонування управл.чючого автомату С широкого кола МПС, е вихщними даними для наступкого ртня явтоматизованого синтезу .■

3. РЕАЛ13АЦШ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБ1В МПС Р13НОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Розроблен! вище методолопя та шструментальн! засоби синтезу i налагодження мають влгстмя'ость ушверсалыгосто, то робитъ 1\ приданном!! для синтезу широкого кола апэрлтно-протрамних ресурсов МПС. Цсй розд(л включав опис деякнх прикладинх результата, що одержан! в npoueci синтезу за допомотою створеннх ¡кструиемтзльннх засобоа.

3>JLJp2aAijAaiaJ33J€E^Tji_ciKfHCTa\..MiL Ешшадеш в r:o!t?p*№b: роздо'лах аетомгтж модел! i плраметрнчи! регулярш схемн алгорнтмо'а фуикд'юнування упразляючих автомат буди практично sui'.opHcraiii при стЕоренш прогрлмнкх sacoCia ВСЕ :а допомого» шструыенгального комплексу, лкий втше.чо а ППП Нейрон-МСП. Программ рогроблекэ для слщуктих емулятороз:

- УВЭО! (входить до складу МПСН С0-04 i . призкаченнн для налагодження МПС на баз1 МП KP5S0BA\S0. Обем прогрзми - 19000 операторов мози асемблеру МП КР580ВМ30);

- НЕЙРОН И3.622 { приеднуеться за доломогою ¡нтерфейсу RS232C до ПЕОМ типу НЕЙРОН (;.бо (»¡того компьютера, сумосного з IBM S'C) i дозволяв налагоджувати МПС нл базо МП KP1S1CBMS6, '"P1810BM3S, KP580BMS0, КР580ВМ85, КР1316ВЕ35, KPI816BE1S. 06V.ii прогр;;п складае 16000 onepaTopiB мовю асемблеру МП КР530ВМС0 i ЗГ»С0 операторов мори Ci++ для кожного типу МП).

Розглг.немо виршоення здлзчо аизмаченнч базового набору команд для программ емулятора МП КР590ВМ20. li'o входить до складу МПСН СО 01

1151. В даиому внпадку n-5, m-18, ; ej_ {^2,...,5). П!дмножини

id

Sj мктять команда:

а) S, (завершения процссу еыуляцц)

EXIT ■ передача улраалшкя операцшнш систем!-;

б) Sj (емуляцн)

GO - переведения ВСЕ в режим емуляцн до виконання умов эупинника. STEP - переведения ВСЕ в режим емуляци на час виконання заданоТ к!лькост1 команд.

RANGE - задания зони адрес команд, для яких повинна внконуватись шдихащя pericTpie МП при виконанш команд GO i STEP. CONTINUE - запуск процесу еыуляцд з попередньоТ точки переривання. CALL - емуляцш снстеыи переривань корнстувача;

в) S, (опитування)

BASE - установка режиму ждикацЯ.

DISPLAY - ¡идикащя пам'ят!, репстр!з i вивод!в МП, шформаци 1з пам'ят! траси програм i т.д.

CHANGE - модиф!кац!я вм!сту пам'ят!, pericTpia МП. XFORM - установка карги адрес.

SEARCH - пощук в пам'ят! ötüria ¡3 заданою ¡нформащею.

г) S, (чнтання/запнсу в зовшшш лристроТ)

DEVICE - чнтання/запис даних в зс вшшш пристроТ НМПС.

д) S, (д0П0М1Жш)

LOAD - завантаження програми i 7i таблиц! символ1в. SAVE - збереження програми i п таблиц! символ!в.

EQUATE - введения додаткових символ!в i ix зиачень в таблиц» снмвсшв.

FILL. - заповнення пам'ят! означенный даними.

MOVE - перем!щ,ення даних з одшеТ облает! пам'кт! в ¡ншу.

TIMEOUT - допг!л/забороиа кванта часу ззтримкн рлботи МП.

3 використаниям ППП

Ненрон-МСП були ¡»озроблен! параылтрнчн'. регуляр.Ч! схеми для ряду ОС, ППГ1 i систем програмування <СП) МПСН СО-ОЛ i ПЕОМ СДГ-Ol та НЕЙРОН И9.66 |17, 20, 23. 25, 27, 2öJ. Табл. 2 м!стить опис синтсзованих програмних засоб;в.

3_,3 нки'гшу.)hue. JÜJPBIL Функционален! можлнвост! РВП ¡з убудованиын МП внзначаються ПЗ, щ.о записане в ПЗП. На основ! запропонопзннх в рооот! структур, моделей, параметричних регулярних схем алгоритм!з, метода цифрозоТ обробкн сигнал1в soaHiuiüui процепв, ¡нструмента^ьних засоб!в проектувания МПС ро»го6лего крограмш эасоби •лоУ гаму РВП нового -.юколжня, ткппэимн з иккх с: • ипчфювач! частоти та часу (ЧЗ-Cv, ЧЗ-üti);

- електрокард1оанал1затор (ЭКАЗ-02); ;

- псшкардюанал^загор ПА5-01 для виыфгавання ряду параметр!В (в тому числ! параметрт зовн!шнього дихання).

Виыфюзач! частоти та' часу 43-64 та 43-66 призначен! для автоматичного гимфюванця частота та периоду неперервних електрнчних снгнал1в в д!апазош частот 12 i 37,5 ГГц, вим]'рюзанкя несучо? чзстоти ¡мпульсно-модульованих сигнал1в, вимфювяння вщношення частот електрнчних сигнал1в, вимфювання часових стввщношень м!ж електрнчниыи сигналами та облжу ¡мпульсш, проведения арифметичних д!й з результатами виыфюкання i таке шше. В основу структурного еннтезу прилад1в закладеко HOBi методн г.еретворення сигналю та обробки ¡нформацм: метод зворотного облику, сумпденин-з часовою штерполлшею, та убудован! мифопроцесорш засоби обробкн шформацп i упразл:ння процесом вимЬювання. Об'ем еннтезованнх програм в ПЗП приладп 43-64 та 43-66 складае 7300 та 9000 опернтерт мопн асемблеру в!дпошдно.

Трьохканальннй мжропроцесорннй електрокардюянзл'ззтер ЭКАЗ-02 призначеиий для контролю за станом серцево! д1Яльност1 хворчх на ¡шем1чну хворобу серця на ргзпих стадтх реэбштацн в медичннх г а кладах кард1олопчного профилю. Об'еы синтезованих програм приладу ЭКАЗ-02 складае 39600 оператор^ асемблеру МП KP530BM30.

Розглянемо ПЗ «¡кропроцесорного електрокардюг над ¡затору ПА5-01 {канал вим1рга5ання параметрт зоешшнього дихання) [10]. Застосування МП дозволило розв'язати основш зядпч'|, що внникаюгь при обробш в реальному масштаб! часу великого об'ему ¡нформаци, що надходнть в!д пневмотахометричного датчику шформацД. Сюдн входить обчпелення к!лькох десятшз показииюв зовшшнього дихання, що е похшнши я!д первинно вим1ряноТ велнчини об'емно! швидкост! вднху та авдиху.

Найбшьш важлкв! з точки зору д1агностики показникн основннх анатомо-фЫолопчннх властивостей апарата вентклядп - це жнттева емтстъ летнв (Ж€Л), об'ем форсоь?ного вндиху за 1 сек (ОФВ!), хвилинннй об'ем дихання (ХОД), максимальна вентнляшя легешв (ЛиУ1) та ш.

Принцип роботи приладу заснований на шиирюванш об'емно! швндкосп V = f(t) вдиху га вндиху за допомоюю датчика. Наступил обробка функцм v=f(t) та обчнеленнп дюгностичиих показннкш здшсню.ються програмою за допомогою мшропроцесорногс контролера, виконпного на баз! МП КР580ВМ80.

3 залех<ноеп с;л. методики досл'дмения, тобто днхалько! процедур:!, що виконуеться патентом, сбробкз посиленс! пнеемствхоггт-«:! прсьодиться зэ алгоритма!':!! ен2»::;чеп!!.| }К6Л та показчика '/ЕЛ, ХОД, cj орсованого г.ндлху.

При проведенш дослщжень за будь-якою з вказаних методик попередньо одержують сшрограму штегруванням пкевмотахограми

Таблиця2

Вид Назва Прязначення программ Об'ем Циоьова

п/п про-грзми програмн . синтеэовано! програмн (оператор1в) мова

1 о 3 4 5 6

1- ОС Нейрон-ДОС1 (Нейрон-ДОС 1М) ОС ПЕОМ НЕЙРОН. Программ ¡нтерфейсн cyuicHi з MS-DOS (Нейрон-ДОСШ модершзована ОС) »9200 Асемблер

2. ОС Нейрон-ДОС2 ОС ПЕОМ НЕЙРОН. Програмн! ¡нтерфейсн cyMicni з CP/М-86 9700 Асемблер

3. I ОС ДОС СО ОС МПСН С0-04 i ПЕОМ СДГ-01. Програмш ¡нтерфейсн cyuicHi з ISIS-II. 13900 Асемблер Ci

И-i . ППП Нейрон-файл Система упразлшня файлами ПЕОМ 6100 Ci

I5- 1 j ППП Нейрон-база (Нейрон-база М) Система управлшня реляшйнимн базами да них ПЕОМ 4 Нейрон-база М -модермповака система, що долускае меоежну обробку) 23300 Асемблер Ci

¡G. 1Г1Г1П Нейрон-счет (Нейрон-счет М) Ьтегрований пакет, що MicTHTb електрснну таблицю, СУБД i засоби Д1ЛОЕО! графжи для ПЕОМ (Нейрон-счет М - модершзовг'.ш'й пакет, який вк.кочас сбробку електронннх таблиц;. ьелихоТ розм!рност1 5700 Ci

7 ППП Нейрин-текст _ Текстовик процесор для ПЕОМ. MicTHTb стандартний na6ip опеоашй кад текстом 4100 Ci

1 О 3 4 5 6

8. ппп Нейрон-свет Система ведения доку-ментацц В1Дпов1дно ¡з стандартами систем конструкторсышх, техколопчннх ! про-грамннх документов 5800 а

9. ппп Нейрон-КОП Пакет для управлшня РВП 1 устаткуванням по каналу сшльног? користування для ПЕОМ 1200 Асемблер

10. ппп Нейрон-МСП (Нейрон-МСП М) Пакет, що реал;зуе систему Нейрон-МСП для ПЕОМ 7500 Паскаль

11. ППП Нейрон-эксперт Пакет для створення 1 супроводження експсртних систем р1зного прнзначеиня для ПЕОМ (включае засоби створення прикладноТ бази знаиь ! ушверсальних засобш роботи з базою знань) 8400 Асемблер | С1++ ] 1 |

12 СП СП на нов! Паскаль Пакет, то тдтримуе Н2СКр!ЗШ!Й ЦНМ розробки програм новою Паскаль для ПЕОМ 16000 Паскаль, ! Асеибле?

Л

де т,- час вднху (т,)або вндиху (та) . Подальша сброб'.сз полягае я вклученж характерннх точок на пиевмотахогргж та ст'рогрл!,п.

За пневмотахогргмою визначаеться також час вднху т„ вндиху ^ та частота дихпння. Стала часу вия!ргонання -кладге 30 с. Покязчикн ХОД обчнслюються 5а сп!рограмою по сумах об'емт яднхт за 30 с, шгпм . обчнслюють днхальний обЧм (ДО), ДО-ХОД/ЧД. та сшвв|дношенмч

вдих/ виднх к = У .

/1г

Показникн МВЛ визначають за т|'ею ж програыок», покловшн сгалу часу - 15с.

При розробцо алгоритма ОФВ1 за основу розрахунку приинято нульоау точку, що вдображае момент початку форсованого видиху.

Реестращя одержаних даних здшснюеться на екран! слектроннопроменевоТ трубки та планшетному графобудовнику. Об'ем сиктезоваошх програм приладу ПА5-01 становить 17700 операторов асемблера МП КР5Б0ВМ80.

висновки

ГПдсумок даноТ роботи - розв'язання науково! проблеми створення методологи багаторовневого структурного синтезу широкого класу МПС та розробка в.'дпоЫдних ¡нструментальннх засобов проектування, що е новим науковим напркмком, якнн визначив шляхи створення та застосування нового поколшия апаратно-програмних засобов МПС. Результата, що штегрують основу цього напрямку, полягають в наступному:

1. Розвинуто та узагальнено науков! методи проектування МПС, прнзначен! для алгоригмочного опису програмних та апаратних засобш. На осиов1 проведеиого аналЬу розроблено абстрактно автоматы! модело МПС рЬного призначення та вкзначено шляхи ох практично! реалозац.".

2. Запропоноаано схеыатолопю структурного проектування МПС, що базуеться на математичному апарато САА-М та метод! багатор1вневого структурного синтезу. Розроблено арх!тектуру шструментального комплексу Нейрон-МСП, що об'сднуе прннцоопн, методи та засоби проектування МПС в рамках едино! концепцп багатор1вневоо аптоматкзовано: траоосформацй формулюоання злдачо в програму або алгоритм функцюнуваиня апаратних засобов. Розроблено Ыструментарш методу Оагаторовневого структурного програмування - структурний синтезатор програм НгГорон-МСП, якнй реа.-мзовано на ПЕОМ. Як цольов! алгоритмо'чш мош! до со!нтезатора подключено мопо; Турбо Паскаль, Турбо СН+ та асемблер. Результате, одержано автором, подтвердили, що внкористаиня методу 6агатор1внеього структурооого проектування та його ¡нструмснтарою дозаоляооть суттево скоротити час роэрабки програм для МПС та гпдинщнти ох яюсгь.

3. Розроблено методи моделюеання дкнамочннх характеристик МПС. На основ! проведеннх дослоджено створено методику моделювання эсьншож;: по вцкошсыню до ЛШ пронеси з будь-якилп: законами змши входннх сио'налос (детермшеааш та внпадкозо з р1знишо законами розподолу внпадкоЕ.оУ ы.-личиик та детерни;оваи!). Згг.ропонозгыо засоби оцшкн »л<чч'!гх сп!вв1л!-(1ш«нь в МПС., що д!к»гъ б реачьному масштаб) часу. 1;;-.!.ро:ючг;г>а!!о парамстумчну регулирну схему алооритлоа программ ВСЕ,

кка забезпечила можлкв!сть синтезу семейства про гран для piawtx Tunis М1кропроцесорннх BIC.

4. На основ! створено! схематологп побудовано параметричш регулярт схеми таких комплексш програм МПС:

- ОС для МПСН (ДОС-СО) та ПЕОМ (Нейрон ДОС!, Нейрон ДОС1М, Нейрон ДОС2);

-СП для МПСН та ПЕОМ;

-ППП загального прнзначення для ПЕОМ. Одержан! схеми було використано для автоматнзованого синтезу необх1дких програм засобгки ¡нструментального пакету Нейрон-МСП.

5. Запропоновано та досл!джено узагальнену ¡нформашииу модель РВП з убудованим МП, що функщ'онуе в реальному чаci оператора, а також методи та алгоритм» багатопараметрично! та багатоканальяоТ обробки внм!рених даних. Побудовано параметричш регулярн! схеми алгоритмш, що реал!зують обчислення нових спецмфЫннх параметрт на основ! первннно вим!рених даних. Досл!джепо питания орган!зяцп обчислювалыюго процесу в приладах подобного гласу, на основ: чого розроблено вимогн до ПЗ прилад!в, що записуеться в Г13П. Розроблеко принцип» структурно! побудови груп М(хропро[<есорних виьирювальнкх прилад!в на ocHosi ушфжованого апаратио-програыного ядра з гнучкога Ыртуалькога) перебудовою функщй з залежност! в!д прикладного прнзначення приладу. Це дос.чгнуто за рахунок внхористання параметричннх регулярних схем алгоритмов приляд1'в та синтезом и.мх програм з внкористанням шструментар:ю пакету Нейрон-МСП.

6. На основ! розроблених теоретичннх метоД!3 було стьорено та впроваджено в сершне виробннцтзо широку гаму програмннх 3aco6ia МПС: ПЗ МПСН, ПЕОМ, РВП, IBC та технологичного устаткування.

7. Теоретичн! та приклада: результат!! було впроваджено ¡¡а ряд! шдприсмств Украши (КиТвсмсс ВО :;.:ен! С.П. Ксрсльоза, Одесмиш НДТ1 "Темп" та ¡н.), ЛитовськоУ республики (В:лънюськнн НД! елехтронюн "Ел1тз"), а тякож з учбово-педагопчному процес! на рад!оф!зи'1ному "факультет! Кшоського утверситету ¡мен! Тараса Шевченка.

8. В перспектив! розроблеи! теоретичн1 методи синтезу апаратко-програмних засобт МПС буде внкорнстзно при виконанш комплексних програм з автоматизацГГ наукових досл!джень в КиТаському ун!верситет! ¡меньТараса Шеаченка, IucniTyTi ядеримх дослижснь АН УчраТнн. Вони тэг.ож можуть бути основою при створемн! широкого класу МПС для р!зних галузен промисловост! УкраТни.

Основннй зм!ст дисертацй" опубликовано в слщуючих роботах.

1. Погорелый С.Д.' Формальные . модели методов обеспечения программной совместимости ЭВМ //Языки системного программирования и методы их реализации. Киев: ИК АН УССР, 1974. -С. 108-115..

2. Малиновский Б.Н., Погорелый С.Д. Методы эмуляции ЭВМ //УСиМ.-1974,- N4,- С.36-44.

3. О выборе структуры сопряжения микропроцессора с линией коллективного пользования при построении информационно-измерительной системы / С.Д. Погорелый, А.Г.Ракигскнй, В.И. Сигалов / / Проектирование и применение кинн-ЭВМ. -Киев: ИК АН УССР, 1977.-С.27-42.

4. Системное программное обеспечение микроЭВМ на основе микропроцессора КоьОИКйО /' С.Д. Погорелый, Ю.Ф. Химерик, В.В.Садовский и др. / / Специальная техника средств связи. Сер. общетехническая. - Вып. 4 <li). - 1980. С.17-21.

5. Системное программное обеспечение модульного набора средств микропроцессорной техникн / С.Д. Погорелый, A.M. Решетников,

B.I ¡.Сигалов ¡1 др. / / Средства связи.- 1931. -N1. - С. 16-20.

6. Система проектирования и отладки аппаратных и программных средств микроконтроллеров / В.В.Бадашин, В.Л.Леонтьев, В.И.Сигалов,

C.Д. Погсгелый // там же. - / С. 51-54.

7. Вопросы реализации алгоритмического языка Бейсик в микропроцессорных системах / С.Д. Погорелый, В.В. Садовский,

B.И.Тищенко // УСнМ. - 19S1. -N 6. -С.65-С7.

8. Справочник по цифровой вычислительной технике (программное обеспечение) / Б.Н. Малиновский, В.В. Липаез, Т.Ф. Слободянюк,...,

C.Д.Погорелнй к др. // Киев: Тэхннка. 1981. -208 с.

9. Система отладки программного обеспечения микроЭВМ на СМ ЭВМ / С.Д.Погорелый, С.Г.Байсбянд, Ю.Ф.Химерик // Техника средггв связи. Сер. общетехническаи. - 19Ы. - Вып. 1. -G.27-31.

10. Программное обеспечение автоматизированного медицинского комплекса на базе микропроцессора / В.П.Кобылянскпй, С.Д.Погорелый, A.IO. Ратманскин и др. // там же. С.42-48.

11. Кросссьье системы отладки программного обеспечения макропроцессора К58СИК30 'на малых ЭВМ / А.И.Слободяток,

.СДПогереяий, С.Г.Вансбанд // УСиМ. -19S2. -N2. -С38 41.

12. Снсгеии-ие математическое г>гм>сп(?ченс.г ми^ро.-'ВМ и отладочной июемы на Оа^е микропроцессора KitoUHKRO / Б.Н.Малиновский, Л.И Слободянюк, С.Д.Погорел!.:!! // там ivt, MJ. -С.30-34.

13. О реализации графической версии языка Бейсик на микроЭВМ / С. Д. Погорелый, В. И. Тищенко, В. Л. Алексеев // Техника средств связи. Сер. общете.хнпческая. — 1982. — Вып. I. — С.. 34—40.

14. Experience In Using MDS Microprocessor Development Systems In Measuring Technique / B. N. Malinovsky, A. I. Slobodjanuk, ..., S. D. Pogorely // Intern. Meeting On Development AIDS For Microprocessor Systems. — Liege, Oct. 25—26 1982. — P. 11.1— 11.9.

15. Комплекс средств микропроцессорной техники / Б. Н. Малиновский, А. В. Палагиид С. Д. Погорелый и др. // УСиМ. — 1982. — № 6. С. 12—17.'

16. А. с. 1188746 СССР, МКИ G 06 F 13/10. Устройство ввода-вывода с изменяемой архитектурой / В. .-В. Бадашин, В. И. Ланда, ..., С. Д. Погорелый и др. — Опубл. 01.07.85, Бюл. №22.

17. Сигалов В. И., Погорелый С. Д. Система автоматизации разработки и отладки микропроцессорной аппаратуры СО-04. — Киев : О-во «Знание» УССР, 1985. — 32 с.

18. Средства комплексной отладки микропроцессорных систем / О. Ю. Гудзенко, Л. М. Кельнер, О. В. Мокров, С. Д. Погорелый и др. // Техника средств связи. Сер. общетехническая. — 1984. — Вып. 1. — С. 66—72.

19. Отладка микропроцессорных систем при помощи внутрисхемного эмулятора / О. Ю. Гудзенко, Л. М. Кельнер, О. В. Мокров, С. Д. Погорелый и др. — Там же. — С. 73—81.

20. Погорелый С. Д., Слободянюк Т. Ф. Программное обеспечение микропроцессорных систем. — Киев : Тэхника, 1985. — 240 с.

21. Перспективы использования комплекса микропроцессорных средств «Нейрон. И» для разработки функционального программного обеспечения систем, работающих в реальном масштабе времени / С. Д. Погорелый, А. А. Арутин, О. В. Мокров // Средства связи. — 1985. —■ A'sl. — С. 39—42.

22. Персональная ЭВМ «Нейрон И9.66» / С. Д. Погорелый, А. И. Слободянюк, А. Е. Суворов и др. Микропроцессорные средства и системы. — 1986. — №4. — С. 16—19.

23. Операционные системы персональных ЭВМ «Нейрон И9.66» / С. Д. Погорелый, С. Г. Вайсбанд, В. Н. Андреев // Средства связи. — 1987. — №3. — С. 25—28.

24. Погорелый С. Д., Вайсбанд С. Г. Операционные системы персональных ЭВМ. — Киев : Тэхника, 1988. — 192 с.

25. Погорелый С, Д., Слободянюк Т. Ф. Программное обеспечение микропроцессорных систем. — (2-е изд. перераб. и доп.) — Киев : Тэхника, 1989. — 304 с.

26. Пакет прикладных программ «Нейрон-МСП». Программа для ПЭВМ / С. Д. Погорелый, В. Н. Андреев, В. Л. Алексеев и др. НИИ ЭКОС. — М. 1988. — Per. в ГОСФАП 29.06.88, № 50 13-ИФО 125-88.

27. Погорелый С. Д. Состояние и перспективы разработок программных средств для персональных компьютеров // Применение ПЭВМ для

автоматизации расчета норм и нормативов и других управленческих функции в Минлеспроме СССР. — Киев : УкрНПОбумпром, 1990. — С. 42—45.

28. Погорелый С. Д. Сравнительная оценка языков программирования для персональных компьютеров // Там же. — С. 48—50.

29. Разработка программных средств для персональных ЭВМ Нейрон И9.66-М2 / С. Д. Погорелый, В. Н. Андреев, В. Л. Алексеев и др. Пояснительная записка эскизно-технического проекта ОКР. — 96 с. — Per. в ВИНИТИ 25.09.90, К° У67590. — М„ 1990.

30. Программный интерфейс высокого уровня, поддерживающий работу IBM PC LAN PROGRAM в сети ПЭВМ Нейрон И9.66-04 / В. Н. Андреев, В. В. Моисеенко, С. Д. Погорелый // Тр. междунар. конф. «Локальные вычислительные сети ЛОКСЕТЬ-90». — Тез. докл. — Рига: ИЭиВТ АН Латвии, 1990. — С. 38—41.

31. Погорелый С. Д., Новиков Б. В. Утилиты для персональных ЭВМ. — Киев : НПП «ИнтерЭВМсистема», 1991. — 224 с.

32. Создание микропроцессорных локальных сетей на основе ПЭВМ / С. Д. Погорелый, В. Н. Андреев, А. В. Рубленко и др. Пояснительная записка эскизно-технического проекта ОКР. — 72 с. — Per. в ВИНИТИ 14.11.88, № У52861. —,М„ 19й«

П1дп. до друку 16.04.93. Формат 60х84/16. Пашр друк. ЛЬ2. Офс. друк. Ум. друк. арк. 1,63. Ум. фарбо-в1дб. 1,85. Обл.вид. арк. 2,0. Тираж 100 прим. Замовл. 643.

Редакщйно-видавпичнй в!дд1л з пол1граф1чною д1лышцею 1нституту шбернетики ¡меш В. М. Глушкова АН УкраТни 252207 Kiiib 207, проспект Академжа Глушкова, 40