автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Поведенческий и инструментальный аспекты проектирования встроенных вычислительных систем

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

На правах рукописи УДК 658.512.011.56

ПОСТНИКОВ НИКОЛАИ ПАВЛОВИЧ

ПОВЕДЕНЧЕСКИЙ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВСТРОЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (приборостроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Университете Информационных Технологий, Механики и Оптики

Научный руководитель:

доцент, кандидат технических наук Платунов Алексей Евгеньевич

Официальные оппоненты:

профессор, доктор технических наук Куприянов Михаил Степанович

доцент, кандидат технических наук Григорьев Валерий Владимирович

Ведущее предприятие:

ИАнП РАН (Институт аналитического приборостроения Российской академии наук) г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 15 июня 2004 г. в '' часов минут на заседании

Специализированного Совета Д212.227.05 при Санкт-Петербургском Государственном Университете Информационных Технологий, Механики и Оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, ул. Саблинская, д. 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного Университета Информационных Технологий, Механики и Оптики.

Автореферат разослан . 2004 г.

Ученый секретарь Совета Д212.227.05, к.т.н., доцент, Поляков Владимир Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Взрывной рост потребности в информационно-управляющих системах (ИУС) различного назначения на современном этапе заставляет разработчиков активно совершенствовать способы и средства проектирования. Значительную долю ИУС составляют встроенные системы (ВсС) (embedded systems), которые традиционно определяются как специализированные (заказные) микропроцессорные системы, непосредственно взаимодействующие с объектом контроля или управления и объединенные с ним единой конструкцией. ВсС находят широкое применение в бытовой электронике, промышленной автоматике, на транспорте, в телекоммуникационных системах, медицинском оборудовании, в военной и аэрокосмической технике.

Проектирование ВсС характеризуется высокой сложностью. В значительной мере это определяется специфическими требованиями технического задания и, как следствие, необходимостью применения технических решений, нетиповых для иных вычислительных систем (ВС). Дополнительную сложность при проектировании вызывают такие особенности систем, как многопроцессорная гетерогенная организация, распределенный характер вычислений, широкий диапазон вычислительных ресурсов элементной базы и т.д. Указанные особенности в большей степени характерны для распределенных информационно-управляющих систем (РИУС), составляющих значительную часть современных ВсС.

Возрастающий спрос на ВсС различного назначения и сложности, ряд принципиально новых достижений в области вычислительной техники и интегральной технологии требуют пересмотра подходов, лежащих в основе проектирования специализированных микропроцессорных систем.

Увеличение производительности проектирования и повышение качества ВсС в первую очередь возможно за счет создания сквозной автоматизированной технологии проектирования. К настоящему моменту закрыты этапы низкоуровневой реализации (схемотехническое проектирование, конструирование, этап кодирования ПО). Актуальным является создание САПР системного уровня.

Целью работы является конкретизация и формализация базовых принципов аспектной модели процесса проектирования и демонстрация результативности данного подхода при решении практических задач проектирования ВсС.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

1. Исследован традиционный процесс проектирования ВсС и соответствующие методики. Выявлены причины, определившие кризис проектирования ВсС.

2. Проанализированы современные тенденции в проектировании ВсС, определено перспективное направление развития исследований.

3. Определено понятие архитектурной модели вычислительных систем, которое можно рассматривать в качестве проектирования

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА C.I

оэ

ниши I см

ВсС. Формализованы базовые понятия аспектной модели процесса проектирования ВсС, необходимые для построения САПР системного уровня.

4. В рамках аспектного подхода к процессу проектирования ВсС определена роль моделирования. Проанализированы различные модели вычислений, создана объектно-событийная модель вычислений (ОСМВ) РИУС.

5. Разработан математический аппарат для расчета характеристик ОСМВ. Указаны критерии структурно-функциональной декомпозиции при синтетическом и аналитическом способе построения модели РИУС.

6. Предложены типовые шаблоны организации вычислительного процесса РИУС согласно ОСМВ.

7. Сформулировано понятие инструментального аспекта процесса проектирования ВсС. Определены основные инструментальные задачи ВсС.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались положения линейной алгебры, теории вероятностей, теории множеств, формальной логики, теории конечных автоматов, теории графов, имитационного моделирования.

Научная новизна работы:

1. Формализованы базовые понятия аспектной модели процесса проектирования ВсС. Дано определение архитектурной модели и доказаны важные принципы ее построения.

2. Введено понятие "архитектурной платформы", которое позиционируется как мощный инструмент повторного использования концептуальных решений в процессе проектирования ВсС.

3. Разработана объектно-событийная модель вычислений РИУС, учитывающая реактивность систем, различные временные масштабы и распределенность вычислительного процесса, неоднородность элементной базы.

4. Предложены методы расчета характеристик ОСМВ, формально учитывающие варианты реализации отдельных узлов модели и являющиеся алгоритмической базой САПР РИУС. Для проведения расчетов формализованы трактовки программной и аппаратной реализации компонентов.

5 Разработана трехуровневая модель интерпретатора прикладных пользовательских алгоритмов, с возможностью структурно-функциональной деградации, рассчитанная на реализацию как программным, так и аппаратным способом.

6. Введена система требований идентификации компонентов коммуникационной среды РИУС, позволяющая гибко управлять трудоемкостью и ресурсоемкостью разработки системы в зависимости от уровня целостности и функциональной завершенности проектируемой системы.

7. Предложено понятие инструментальной модели ВсС, позволяющее формально учитывать требования инструментальной поддержки в процессе проектирования.

Практическая ценность работы заключается в создании средств обеспечения

прикладного пользовательского программирования РИУС, реализованного на базе трехуровневой модели прикладного интерпретатора, позволяющей легко адаптировать предложенную технологию для широкого круга ИУС различной степени сложности. Предложения по организации коммуникационной среды РИУС, учитывающие инструментальные требования, легли в основу ряда коммуникационных протоколов, примененных в различных проектах, что - позволило повысить эффективность проектирования за счет повторного использования инструментальных технологий при решении задач вложенной отладки.

Внедрение результатов работы. Предлагаемые методики и технические средства были использованы более чем в 20 НИР и НИОКР, в числе которых наиболее крупными и показательными следует считать: контроллер сканирующего зондового микроскопа (CSPM), комплекс технических средств для организации пространственно распределенных систем промышленной автоматики (КТЖ-2), система приемно-контрольная охранно-пожарная и управления (СПКОПиУ-01Ф), многофункциональный контроллер для встроенных применений (МЕС5091), микропроцессорный контроллер локального управления CSC-1, комплекс технических средств железнодорожной автоматики "Тракт" и др. Результаты работы использованы в учебных курсах кафедры Вычислительной Техники СПбГУИТМО по направлениям инженерией и магистерской подготовки (специальности 22.01.00 и 55.28.20).

Апробация работы: 10 докладов на 8 конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Список использованной литературы составляет 99 наименований. Текст диссертации содержит 152 страницы машинописного текста, 36 рисунков, 15 таблиц и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель и задачи работы, перечислены научные и практические положения, выносимые на защиту.

В первой главе проводится исследование традиционного процесса проектирования ВсС. Основной особенностью традиционного процесса является раннее деление системы на аппаратную и программную составляющие с последующим изолированным их проектированием. Данный факт определяет ключевые отрицательные черты традиционного подхода к проектированию современных ВсС:

• ручное, зачастую неформальное, разбиение системы на аппаратную и программную части;

• исправление (компенсацию) выявившихся в процессе отладки ошибок за счет изменения программного обеспечения (с ухудшением характеристик системы);

• повторное выполнение цикла проектирования при невозможности компенсировать ошибки за счет программной части.

Указанные черты сделали традиционный подход неэффективным в современных

условиях, что привело к кризису проектирования ВсС. Выход из затянувшегося кризиса ведущие специалисты видят в решении ряда задач, среди которых:

• продвижение в вопросе формализации этапа архитектурного проектирования;

• реальная интеграция ветвей проектирования аппаратной и программной составляющих проектов;

• создание и внедрение технологий повторного использования для продуктов проектирования всех уровней иерархии ВсС.

Исследования, направленные на создание эффективных технологий проектирования ВсС, ведутся по многим направлениям, среди которых можно отметить совместное аппаратно-программное проектирование CoDesign), компонентное и

платформно-ориентированное проектирование, аспектное проектирование, многоязыковое проектирование (IRSYD) и многие другие. Возможными ближайшими практическими шагами по формированию конкретной методики могут стать создание формального метаязыка описания моделей систем, попытка создания САПР начального уровня для работы с элементами моделей, а также использование фрагментов методики в практических работах, с различными уровнями формализации, и анализ результатов.

Отмечается, что в части организации вычислительного процесса и его анализе важнейшую роль играет модель вычислений. Модель вычислений (МВ) является математическим формализмом, предоставляющим средства описания вычислительного процесса, способов обмена данными, синхронизации отдельных функциональных элементов. Обоснованный выбор МВ играет ключевую роль в успехе проектирования конкретной ВсС.

В качестве основного объекта исследования в настоящей работе выбран аспектный подход к проектированию ВсС, особенностью которого следует считать реальное влияние "нетрадиционных" факторов на процессе проектирования ВсС. Не смотря на слабую, на настоящий момент, формализацию, аспектный подход демонстрирует свою результативность при разработке систем различной сложности. В работе предлагается формализация базовых понятий аспектного подхода к проектированию ВсС и более детальная проработка частных задач, таких как поведенческий и инструментальный аспекты проектирования.

Во второй главе в рамках аспектного подхода к проектированию ВсС формализуется понятие архитектурной модели. Центральным понятием всего процесса проектирования становится архитектура вычислительной системы — совокупность концептуальных аспектов ВС некоторого уровня детализации, адекватно отображающая проектируемую систему для данного уровня рассмотрения. В перечень концептуальных аспектов, составляющих архитектуру ВС, помимо традиционных структурных и функциональных элементов входят надежностный, конструктивно-технологический, энергетический, климатический, инструментальный, повторного использования, организационно-экономический, документный и т.д. Полный перечень аспектов конечен для конкретного

процесса проектирования ВС и определяется техническим заданием, опытом и целями коллектива разработчиков.

Каждый из аспектов проектирования при рассмотрении характеризуется:

• средствами описания аспекта (О) — элементы некого множества и логика их взаимодействия, посредством которых выражается суть рассматриваемой частной проблемы;

• аспектным проектором (р) - некоторая функция, позволяющая из архитектурного описания выделить частную проблематику;

• характеристическими функциями ф - позволяют получать оценки, основываясь на представлении проблемы в терминологии средств описания аспекта.

Математически, аспект процесса проектирования можно определить как упорядоченную тройку элементов

/ = (2)

где ф — множество характеристических функций, a К, N и Z множества действительных, натуральных и целых чисел соответственно.

В рамках аспектного подхода архитектурный агрегат определяется как базовый элемент процесса проектирования системы, объединяющий в себе различные точки зрения на целевую систему.

Множество, включающее все аспекты проектирования, называется аспектным пространством процесса проектирования . Наряду с аспектным пространством

процесса проектирования определяется аспектное пространство целевой системы где О, является средствами выражения одного из аспектов процесса

проектирования, операция П - прямое произведение множеств. Очевидно, что все архитектурные агрегаты являются элементами ЛГ. Аспектная полнота конкретного процесса проектирования определяется количеством рассматриваемых аспектов

(3)

Архитектурная модель целевой системы определяется как модель системы, выраженная в архитектурных агрегатах

Важной частью определения аспекта проектирования (1) является аспектный проектор Аспектный проектор предназначен для выделения из архитектурной модели соответствующего аспекта (аспектной модели) Каждый аспектный проектор

по определению обладает следующими свойствами:

Чр.ЧАсАР.ЧВсАР А = В=>р(А) = р(В) и р{А\]В) = р{А)К}р{В) (4),(5)

Для каждого аспектного проектора определяется обратный проектор р"'. Для аспекта

i и его аспектиой модели а, обратный проектор определяется как д(р,"'(а,)) — а,. Для обратных проекторов доказывается важное свойство (6).

УЛ с 0,,УВ с 01 верно= р?(В)=>Л = В (6)

Независимость аспектов проектирования определяется через независимость соответствующих аспектных проекторов. Аспект / является независимым от аспекта у, если для аспектных проекторов выполнено Ортогональными

называются взаимно независимые аспекты. Основным преимуществом использования ортогональных аспектов проектирования является независимость соответствующих характеристических функций. Другими словами если аспект / не зависит от аспекта у, то значения характеристических функций аспекта не изменяются при изменении аспекта архитектурной модели. Данное утверждение формально доказывается на основании свойств (4), (5) и (6) и определении независимости аспектов.

Основываясь на аспектной полноте архитектурных агрегатов в составе конкретной архитектурной модели, определяется классы абстрактных, виртуальных и реализуемых архитектурных моделей и указывается их место в проектировании ВС. В процессе проектирования целевой системы на начальных этапах происходит конкретизация и верификация архитектурной модели. Одним из важных результатов архитектурного проектирования становится "золотая" модель — верифицированная и зафиксированная архитектурная модель системы, не ограничивающая способов реализации.

Моделирование на начальных этапах проектирования связано с доказательством адекватности разработанной архитектуры начальным требованиям. Разработчик на этих этапах вынужден применять достаточно сложные методы функциональной верификации, призванные доказать соответствие характеристик архитектурной модели и требований к системе.

При окончательном формировании "золотой" модели процесс моделирования переходит в фазу реализации. На этом. этапе моделирование призвано доказать эквивалентность реализаций и зафиксированной "золотой" модели. На этом этапе преобладают сравнительно простые, но трудоемкие методы эквивалентной верификации и для большинства преобразований существуют специальные САПР.

Еще одной важной задачей "золотой" модели становится создание исходных спецификаций для разработчиков, которые занимаются конечной реализацией компонентов и узлов системы. Являясь полноценной архитектурной моделью, "золотая" модель специфицирует все аспекты проектирования.

Одним из основных и традиционно играющим определяющую роль в процессе проектирования ВС являются структурно-функциональные требования,' представляющие собой поведенческий аспект архитектурной модели. В рамках аспектного подхода к процессу проектирования поведенческим аспектом является модель вычислений.

В современных условиях проектирования необходимо увеличивать степень

повторного использования компонент и решений. В каждом конкретном проекте производится выбор элементной базы, ведущих аспектов проектирования, внешних ограничений проекта (критериев проектирования). В рамках аспектного рассмотрения процесса проектирования инструментом повторного использования концептуальных решений становится понятие "архитектурная платформа".

Архитектурную платформу следует рассматривать как объединение таких элементов проектирования как:

• аспектное пространство процесса проектирования (перечень аспектов проектирования);

• модель (модели) вычислений;

• внешние факторы, задающие допустимые соотношения между отдельными аспектами (критерии проектирования);

• перечень зафиксированных шаблонов повторного использования;

• элементная база.

Реконфигурируемость платформы определяется как способность к изменению "воплощаемой" при реализации модели вычислений. Надстройка над архитектурной платформой, созданная с целью изменить модель вычислений, называется операционной средой. На рис. 1 показана обобщенная схема процесса проектирования ВС с использованием архитектурной платформы.

Рис. 1. Место и значение архитектурной платформы в процессе проектирования ВС.

Решение задачи оптимального проектирования системы означает нахождение условного экстремума некоторого функционала, который рассматривается как критерий оптимальности проектирования. Общий вид критерия проектирования в рамках аспектного подхода представлен выражением (7).

(7)

где С - множество всех критериев проектирования, ^ - множество характеристических функций 1-ого аспекта проектирования, a R, N и Z множества действительных, натуральных и целых чисел соответственно. В качестве общего критерия выбора MB для конкретной архитектурной платформы предлагается рассматривать отношение сложности решения задачи в выбранной MB к трудоемкости реализации операционной среды.

С = {с:и/, Л, ,

В третьей главе исследуется поведенческий аспект проектирования ИУС. ИУС определяется как ВС, основной задачей которой является получение информации о состоянии внешнего объекта посредством специальных датчиков и сенсоров, принятие решения на основе полученной и накопленной информации и воздействие на объект с целью перевода его в заданное состояние. В определенных условиях, диктуемых ограничениями проекта, необходимо разрабатывать распределенную ИУС. В общем случае свойство распределенности ИУС имеет два проявления: пространственная распределенность и распределенность вычислительного процесса, при этом оба проявления в значительной степени взаимосвязаны.

Каждая ИУС содержит черты как чисто информационной системы, так и чисто управляющей. Выбор способа проектирования конкретной ИУС во многом определяется соотношением проявлений той или иной природы. Сравнительная характеристика информационной и управляющей природы ИУС приведена в таблице 1.

Таблица 1

Информационная Управляющая

Внешняя среда Источник и потребитель потоков данных Объект управления, входные события, выходные реакции

ТБМ событие Значение (value) Значение данных информационного потока -

Атрибут (tas) - Время возникновения события

Модель вычислений Потоки данных Дискретные события

Свойство распределенности ИУС усугубляет проблему выбора способа проектирования, т.к. различные части РИУС могут быть слабо согласованными друг с другом по целому ряду параметров.

Для создания модели вычислений, адекватно описывающей РИУС необходимо учесть следующие особенности систем:

• заранее четко определенная функциональность;

• распределенность вычислительного процесса;

• функционирование различных частей системы в собственных, значительно различающихся масштабах времени;

• наличие слабо связанных вычислительных доменов, сложная топология;

• частое пребывание узлов системы в ожидании событий;

• разнородность элементной базы.

Для описания поведенческого аспекта проектирования РИУС предлагается объектно-событийная модель вычислений (ОСМВ), учитывающая перечисленные выше особенности. ОСМВ предоставляет следующие элементы моделирования:

• Объект, функциональный блок (ФБ). Структурный элемент, выражающий целевую функциональность. Позволяет реализовать иерархию моделей, являясь

композицией более мелких ФБ. Обладает свойствами полиморфизма и инкапсуляции.

• Событие. ФБ модели связаны сигналами. Событие в ОСМВ - изменение сигнала (время + состояние). Событие переносит данные между ФБ, и активизирует последние для выполнения определенных действий.

• Порт. Механизм передачи событий между ФБ. ФБ воспринимает события по входным портам и генерирует события по выходным портам.

• Узел. Физический носитель вычислительных ресурсов целевой системы, реализующий "отображенные" на него ФБ и порты.

Если рассматривать событие как точку пространства [время]Х[состояние] ее 5сГхК, то действия ФБ представляются как /(ГхК) = /,(Т)х /,(У)- При этом для моделирования основную роль играет функция /,'.Т —>Т. Для расчета характеристик ОСМВ РИУС используются параметры ФБ: сложность генерации выходного события г, минимальный интервал следования входных событий минимальный интервал генерации выходных событий со. Легко показать, эти три параметра ФБ связаны выражением

о = т»у, (8)

где символ " • " — функционал, обозначающий "операцию интерпретации" и зависящий от реализации ФБ. В работе определяется конкретный вид функционала для "операции последовательной интерпретации" (9) и "операции параллельной интерпретации" (10).

О).

=!>' л.

<0 =

= тах(г, уу), со

7"! л 4

ТХ)Г

(9) (10)

М - тт(тт(<и ),тт(у,)) = тт(к)

Л Ы Л М м

Описанные операции характерны для программной и аппаратной реализации ФБ соответственно. При смешанных реализациях ФБ функционал имеет более сложный вид. Временной масштаб ФБ определяется его входными и выходными событиями и равен

(11)

Расчет реактивных свойств ФБ производится согласно (12)

Д = тах(й),/„ -(г®Г')) = тах(г*т\'« -(г®*"')). (12)

где Д - время формирования выходных событий, к — количество входных событий за временной интервал

Важным свойством параметров ФБ является возможность аналитического получения

7 со

А е С В

Рис. 2. Композиция ФБ. На рис. 2 представлен ФБ С, состоящий из ФБ А и В. Согласно (8) можно записать

са = т'*е = т'»{г''г) или 01 = тс*г (13), (14)

Для разных значений функционалов

в выражении (13) можно получить

аналитический вид матрицы т выражения (14). Для программной реализации ФБ А и В, верно Для аппаратной реализации ФБ А и В,

верно Для смешанных реализаций верны

следующие верхние и нижние оценки:

для Чу и гс = (г*®г*) тс хуЬт* ®(т"ху)Ъ.тс ®у (15)

дня Чу и тс=(т4хт') тсхг£тлх(т'®у)2тс®у (16)

Аналогичные выражения можно получить и для других вариантов композиции ФБ. В работе предлагаются некоторые частные критерии оценки модели целевой системы, такие как критерий выбора управляющих входов (17), критерий выделения временного домена (18) и критерий сильной/слабой связи (19).

ЧеезсТхУ ¡е-Де^^соШ (17)

>))' (18)

щр,)

Мф.)

<к

(19)

В выражениях (17), (18) и (19)/- поведение ФБ, В - домен ФБ, М(О) - временной масштаб домена, к - показатель согласованности доменов (в реальных условиях к>10).

На основании разработанной ОСМВ и предложенного математического аппарата могут быть созданы САПР и средства моделирования РИУС.

В четвертой главе на основании ОСМВ РИУС демонстрируются варианты организации вычислительного процесса, коммуникационной среды (КМС) и средств прикладного пользовательского программирования (СППП). Целевые системы (С8РМ, КТЖ-2 и СПКОПиУ-01Ф), на базе которых проводилась апробация положений ОСМВ, представляют собой сложные гетерогенные РИУС, со средней трудоемкостью разработки 15-25 чел./мес.

Часто при проектировании РИУС разработчик должен предоставить конечному пользователю средства "настройки" системы под конкретную пользовательскую задачу. Указанная проблема решается реализацией СППП. Предложено рассматривать 4 степени возможного влияния конечного пользователя на функционирование целевой системы:

1. Не имеет возможности изменять функциональность системы;

2. Может настраивать параметры алгоритма функционирования (скорость работы интерфейса, контроль ошибок, полярность сигналов, величины задержек и т.д.);

3. Может выбирать алгоритм функционирования, множество доступных алгоритмов жестко задано и определяется производителем системы;

4. Может создавать новые алгоритмы функционирования.

Для реализации интерпретатора прикладных пользовательских алгоритмов

предложена трехуровневая модель (рис. 3). В зависимости от предполагаемой сложности пользовательской задачи в реализацию интерпретатора включаются необходимые уровни модели. Модель рассчитана как на программную, так и на аппаратную реализацию. Приводятся реализации интерпретатора для проектов С8РМ и СПКОПиУ-01Ф.

Рис. 3. Трехуровневая модель интерпретатора прикладных пользовательских алгоритмов.

В рамках ОСМВ предлагается рассматривать несколько уровней идентификации КМС РИУС, для обеспечения целостности вычислительного процесса. Каждый из представленных ниже уровней идентификации определяется собственным соотношением функциональность/ресурсоемкость,

• Идентификация типов_узлов в рамках целевой системы;

• Системная идентификация объектов в рамках узла:

• Идентификация отдельных портов в рамках объектов одного класса;

• Прикладная идентификация объектов узла в рамках целевой системы. Эффективность применения ОСМВ подтверждается сравнением трудоемкости

реализации ПО периферийных контроллеров проекта КТЖ-2. На гистограммах (рис. 4,5) представлены общие объемы разработанного и процент повторно использованного ПО при организации вычислительного процесса согласно ОСМВ и модели потоков данных (ПД).

В пятой главе исследуется инструментальный аспект проектирования ВсС. Инструментальная модель системы определяется как перечень инструментальных задач и способ их взаимодействия при обработке потоков инструментальных данных (инструментальных объектов) Инструментальный аспект ВсС имеет значительное влияние на разрабатываемую систему на этапе архитектурного проектирования. Требования инструментальной модели должны быть учтены как в части организации вычислительного процесса, так и в принципах построения КМС РИУС, при этом существует целый набор противоречивых требований к инструментальному комплексу (таблица 2).

Таблица 2

Специализация целевой системы Универсальность инструментальной системы

Отладка именно целевой системы Внедрение в целевую систему инструментальных структур

Безопасность целевой системы Мощность встроенных инструментальных средств

Оптимальность решения инструментальных задач Возможность повторного использования

В качестве базовых методов организации инструментальных комплексов предлагается использовать принцип взаимной инкапсуляции инструментальной и целевой КМС и технологию динамических инструментальных компонент. На основании указанных базовых методов была решена задача создания автоматизированного инструментального комплекса обновления ПО РИУС.

В рамках исследования инструментального аспекта в части КМС была решена задача реализации модели потоков данных, характерной для инструментальных задач, средствами ОСМВ. Параметрами решения являются величина фрагментации исходного потока (п) , количество узлов КМС (к) и надежность канала передачи данных (р).

Технические характеристики резидентных инструментальных средства представлены в таблице 3. Эффективность совмещения моделей вычислений при реализации КМС показана на графике (рис. 6), где У(п,к,р) - количество транзакций КМС для заданных параметров п, к, р. Структура хост-составляющей инструментального комплекса представлена на рис. 7.

Образ "обновления" системного ПО

Периферийный модуль

□Г

Кодированный начальный загрузчик

Рис. 7.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В работе предложены теоретические основы построения САПР системного уровня,

созданы модели, алгоритмы и методы для синтеза и анализа архитектурных решений в

области проектирования встроенных вычислительных систем. В работе получены следующие основные результаты:

1. Формализованы базовые понятия аспектной модели проектирования. На основании свойств характеристических функций и аспектных проекторов доказана эффективность использования ортогональных аспектов процесса проектирования.

2. Определено понятие "архитектурная платформа", выступающее в качестве мощного инструмента повторного использования концептуальных решений в процессе проектирования ВсС.

3. Предложена объектно-событийная модель вычислений, учитывающая особенности РИУС. Сформулированы критерии оценки модели, позволившие создать методы синтеза и анализа поведенческих моделей РИУС на основе ОСМВ. Разработан математический аппарат расчета характеристик ОСМВ, который может быть положен в основу САПР и средств моделирования РИУС.

4. Формализовано понятие инструментальной модели. Сформулирована задача согласования поведенческого и инструментального аспектов проектирования встроенных систем, предложены частные решения.

5. Предложены типовые способы отображения структурных компонентов ОСМВ на современную элементную базу. Разработана трехуровневая модель интерпретатора прикладных пользовательских алгоритмов, приведены примеры аппаратно-программной реализации. Сформулированы требования к коммуникационной среде РИУС и критерии целостности ее адресного пространства в терминах ОСМВ. Получены реализации коммуникационных протоколов.

' * - 9 3 1 1

6. Разработана технология динамических инструментальных компонент, реализующая принцип инкапсуляции инструментальной и целевой КМС. На базе данной технологии построен автоматизированный комплекс обновления ПО РИУС. Выполненная в работе формализация основных положений аспектной модели процесса проектирования позволяет приступить к практической реализации САПР ВсС системного уровня.

Результативность аспектного подхода к проектированию ВсС и эффективность полученных в работе технических решений подтверждается успешным их применением при выполнении более чем 20 НИР и НИОКР по созданию распределенных микропроцессорных систем различного назначения и сложности.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИ

1. Ключев А.О., Постников Н.П. Технология сквозного проектирования информационно-управляющих систем. Тезисы докладов XXX научно-технической конференции ППС. - СПб: СПбГИТМО(ТУ), 1999г., с.72.

2. Платунов А.Е., Постников Н.П., Чистяков А.Г. Механизмы граничного сканирования в неоднородных микропроцессорных системах. - М.: Chip News. 2000, № 10, с.8-13.

3. Платунов А.Е., Постников Н.П. Формализация архитектурного проектирования информационно-управляющих систем. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции ППС. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2000г., с. 122.

4. Постников Н.П. Динамические инструментальные компоненты. Научно-технический вестник СП6ГИТМО(ТУ). Информационные, вычислительные и управляющие системы. - СПб.: 2002. № 6, с.83-88.

5. Платунов А.Е., Постников Н.П. Единое проектное пространство плюс аспектная технология - перспективная парадигма проектирования встраиваемых систем. Научно-технический вестник СПбГУИТМО. Вып. 11. Актуальные проблемы анализа и синтеза сложных технических систем. - СПб.: СПбГУИТМО, 2003, с.121-128.

6. Постников Н.П. Обновление программного обеспечения распределенных микропроцессорных систем. -СПб.: Компоненты и технологии. 2004, №3, с. 142-144.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации»

197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14, тел. (812)233-46-69 Тираж 100 экз

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

1.1. Введение.!.

1.2. Традиционный процесс проектирования.

1.2.1. Кризис методик проектирования.

1.3. Современные тенденции в проектировании встроенных систем.

1.3.1. Hardware-Software CoDesign.

1.3.2. Концепция платформно-ориентированного системного проектирования.

1.3.3. Аспектная модель процесса проектирования.

1.3.4. IRSYD.

1.3.5. Проектирование SoC и гете-технологии.

1.4. Модели вычислений встроенных систем.

1.4.1. Сеть обработки потоков данных (Dataflow Process Network).

1.4.2. Взаимодействующие конечные автоматы (Communicating FSM).

1.4.3. Модель дискретных событий (Discrete-Event).

1.4.4. Синхронная модель вычислений (Synchronous/Reactive).

1.5. Понятие распределенной информационно-управляющей системы.

1.5.1. Абстрактные информационные системы.

1.5.2. Абстрактные управляющие системы.

1.5.3. Распределенность информационно-управляющих систем.

1.5.4. Особенности распределенных информационно-управляющих систем.

1.6. Выводы.

1.7. Постановка задачи.

2. АРХИТЕКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ.

2.1. Введение.

2.2. Архитектурная модель встроенных систем

2.2.1. Понятие архитектуры, архитектурные агрегаты.

2.2.2. Аспектное пространство процесса проектирования и целевой системы.

2.2.3. Аспектные проекторы и аспектные модели.

2.2.4. Характеристические функции аспектных моделей, ортогональность аспектов.

2.2.5. Классификация архитектурных моделей.

2.3. Элементы архитектурного проектирования.

2.3.1. Роль моделирования в архитектурном проектировании встроенных систем.

2.3.2. Поведенческий аспект архитектурной модели.

2.3.3. Инструментальный аспект архитектурной модели.

2.3.4. Архитектурная платформа.

2.3.5. Критерии архитектурного проектирования.

2.4. Выводы.

3. МОДЕЛЬ ВЫЧИСЛЕНИЙ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ.

3.1. Введение.

3.2. Способы описания распределенных информационно-управляющих систем.

3.2.1. Диаграммы потоков данных и управления.

3.2.2. Целевое прикладное программирование.

3.2.3. Аналогия с "аппаратным" блоком.

3.3. Объектно-событийная модель вычислений РИУС.

3.3.1. Общие положения объектно-событийной модели.

3.3.2. Элементы объектно-событийной модели.

3.3.3. Расчет временных характеристик объектно-событийной модели.

3.4. Выводы.

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСМВ В ПРОЕКТИРОВАНИИ РИУС.

4.1. Введение.

4.2. Целевые проекты.

4.2.1. КСЗМ.

4.2.2. КТЖ-2.

4.2.3. СПКОПиУ-01Ф.

4.3. Организация вычислительного процесса.

4.3.1. Вычислительный процесс КСЗМ.

4.3.2. Вычислительный процесс КТЖ-2.

4.4. Реализация средств пользовательского программирования.

4.4.1. Средства пользовательского программирования проекта КСЗМ.

4.4.2. Средства пользовательского программирования проекта СПКОПиУ-01Ф.

4.5. Реализация коммуникационной среды.

4.5.1. Коммуникационная среда проекта КТЖ-2.

4.5.2. Коммуникационная среда проекта СПКОПиУ-01Ф:.

4.6. Выводы.;.

5. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ АСПЕКТ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ.

5.1. Введение.

5.2. Инструментальные средства встроенных систем.

5.3. Инструментальный комплекс вложенной отладки РИУС.

5.3.1. Инкапсуляция инструментальной коммуникационной среды в целевую.

5.3.2. Инкапсуляция целевой коммуникационной среды в инструментальную.

5.4. Динамические инструментальные компоненты.

5.5. Средства обновления ПО РИУС.

5.6. Реализация модели потоков данных средствами ОСМВ в рамках KMC.

5.7. Выводы.

Взрывной рост потребности в информационно-управляющих системах (ИУС) различного назначения на современном этапе заставляет разработчиков активно совершенствовать способы и средства проектирования. Значительную долю ИУС составляют встроенные системы (ВсС) (embedded systems), которые традиционно определяются как специализированные (заказные) микропроцессорные системы, непосредственно взаимодействующие с объектом контроля или управления и объединенные с ним единой конструкцией. ВсС находят широкое применение в бытовой электронике, промышленной автоматике, на транспорте, в телекоммуникационных системах, медицинском оборудовании, в военной и аэрокосмической технике.

Проектирование ВсС характеризуется высокой сложностью. В значительной мере это определяется специфическими требованиями технического задания и, как следствие, необходимостью применения технических решений, нетиповых для иных вычислительных систем (ВС). Дополнительную сложность при проектировании вызывают такие особенности систем, как многопроцессорная гетерогенная организация, распределенный характер вычислений, широкий диапазон вычислительных ресурсов элементной базы и т.д. Указанные особенности в большей степени характерны для распределенных .информационно-управляющих систем (РИУС), составляющих значительную часть современных ВсС.

Возрастающий спрос на ВсС различного назначения и сложности, ряд принципиально новых достижений в области вычислительной техники и интегральной технологии требуют пересмотра подходов, лежащих в основе проектирования специализированных микропроцессорных систем.

Увеличение производительности проектирования и повышение качества ВсС в первую очередь возможно за счет создания сквозной автоматизированной технологии проектирования. К настоящему моменту закрыты этапы низкоуровневой реализации (схемотехническое проектирование, конструирование, этап кодирования ПО). Актуальным является создание САПР системного уровня.

Целью работы является конкретизация и формализация базовых принципов аспектной модели процесса проектирования и демонстрация результативности данного подхода при решении практических задач проектирования ВсС.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

-71. Исследован традиционный процесс проектирования ВсС и соответствующие методики. Выявлены причины, определившие кризис проектирования ВсС.

2. Проанализированы современные тенденции в проектировании ВсС, определено перспективное направление развития исследований.

3. Определено понятие архитектурной модели вычислительных систем, которое можно рассматривать в качестве основы перспективных методик проектирования ВсС. Формализованы базовые понятия аспектной модели процесса проектирования ВсС, необходимые для построения САПР системного уровня.

4. В рамках аспектного подхода к процессу проектирования ВсС определена роль моделирования. Проанализированы различные модели вычислений, создана объектно-событийная модель вычислений (ОСМВ) РИУС.

5. Разработан математический аппарат для: расчета характеристик ОСМВ. Указаны критерии структурно-функциональной декомпозиции при синтетическом и аналитическом способе построения модели РИУС.

6. Предложены типовые шаблоны организации вычислительного процесса РИУС согласно ОСМВ.

7. Сформулировано понятие инструментального аспекта процесса проектирования ВсС. Определены основные инструментальные задачи ВсС.

Методическую базу исследования составляют положения линейной алгебры, теории вероятностей, теории множеств, формальной логики, теории конечных автоматов, теории графов, имитационного моделирования.

Научную новизну представляют:

1. Формализация базовых понятий аспектной модели процесса проектирования ВсС. Определение архитектурной модели и доказательство важных принципов ее построения.

2. Введенное понятие "архитектурной платформы", которое позиционируется как мощный инструмент повторного использования концептуальных решений в процессе проектирования ВсС.

3. Разработанная объектно-событийная модель вычислений РИУС, учитывающая реактивность систем, различные временные масштабы и распределенность вычислительного процесса, неоднородность элементной базы.

4. Предложенные методы расчета характеристик ОСМВ, формально учитывающие варианты реализации отдельных узлов модели и являющиеся алгоритмической базой САПР РИУС. Для проведения расчетов формализованы трактовки программной и аппаратной реализации компонентов.

5. Разработанная трехуровневая модель интерпретатора прикладных пользовательских алгоритмов с возможностью структурно-функциональной деградации, рассчитанная на реализацию как программным, так аппаратным способом.

6. Введенная система требований идентификации компонентов коммуникационной среды РИУС, позволяющая гибко управлять трудоемкостью и ресурсоемкостью разработки системы в зависимости от уровня целостности и функциональной завершенности проектируемой системы.

7. Предложенное понятие инструментальной модели ВсС, позволяющее формально учитывать требования инструментальной поддержки в процессе проектирования.

Практическая ценность работы заключается в создании средств обеспечения прикладного пользовательского программирования РИУС, реализованного на базе трехуровневой модели прикладного интерпретатора, позволяющей легко адаптировать предложенную технологию для широкого круга ИУС различной степени сложности. Предложения по организации коммуникационной среды РИУС, учитывающие инструментальные требования,, легли в основу ряда коммуникационных протоколов, примененных в различных проектах, что позволило повысить эффективность проектирования за счет повторного использования инструментальных технологий при решении задач вложенной отладки.

Практическое воплощение результаты работы получили более чем в 20 НИР и НИОКР, в числе которых наиболее крупными и показательными следует считать: контроллер сканирующего зондового микроскопа (КСЗМ), комплекс технических средств для организации пространственно распределенных систем > промышленной автоматики (КТЖ-2), система приемно-контрольная охранно-пожарная и управления (СПКОПиУ-01Ф), многофункциональный контроллер для встроенных применений (МЕС5091), микропроцессорный контроллер локального управления CSC-1.0, комплекс технических средств железнодорожной автоматики "Тракт" и др.

Результаты работы использованы в учебных курсах кафедры Вычислительной Техники СПбГУИТМО по направлениям инженерной и магистерской подготовки (специальности 22.01.00 и 55.28.20).

Апробация работы произведена в 10 докладах на 8 конференциях. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 работах.

5.7. Выводы

1. Инструментарий определяет уровень сложности доступных коллективу разработок и является важнейшим фактором успешного проведения процесса проектирования. Именно за счет повышения степени повторного использования инструментария можно значительно повысить эффективность проектирования.

2. На основании распределенности инструментальной модели, сформулированы понятия непосредственной, прямой (удаленной) и вложенной отладки РИУС.

3. Предложены частные решения задачи согласования моделей вычислений поведенческого и инструментального аспектов РИУС.

4. Разработаны базовые механизмы организации инструментального комплекса вложенной отладки РИУС. На базе инкапсуляции инструментальной и целевой KMC и технологии динамических инструментальных компонент реализован автоматизированный инструментальный комплекс обновления ПО РИУС.

5. Получены оценки эффективности фрагментации потока данных и широковещательных обменов при решении параметризованной задачи совмещения моделей вычислений в рамках KMC. Сформулированы частные критерий оценки протоколов KMC РИУС.

Заключение

В работе предложены теоретические основы построения САПР системного уровня, созданы модели, алгоритмы и методы для синтеза и анализа архитектурных решений в области проектирования встроенных вычислительных систем.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Формализованы базовые понятия аспектной модели проектирования. На основании свойств характеристических функций и аспектных проекторов доказана эффективность использования ортогональных аспектов процесса проектирования.

2. Определено понятие "архитектурная платформа", выступающее в качестве мощного инструмента повторного использования концептуальных решений в процессе проектирования ВсС.

3. Предложена объектно-событийная модель вычислений, учитывающая особенности РИУС. Сформулированы критерии оценки модели, позволившие создать методы синтеза и анализа поведенческих моделей РИУС на основе ОСМВ. Разработан математический аппарат расчета характеристик ОСМВ, который может быть положен в основу САПР и средств моделирования РИУС.

4. Формализовано понятие инструментальной модели. Сформулирована задача согласования поведенческого и инструментального аспектов проектирования встроенных систем, предложены частные решения.

5. Предложены типовые способы отображения структурных компонентов ОСМВ на современную элементную базу. Разработана трехуровневая модель интерпретатора прикладных пользовательских алгоритмов, приведены примеры аппаратно-программной реализации. Сформулированы требования к коммуникационной среде РИУС и критерии целостности ее адресного пространства в терминах ОСМВ. Получены реализации коммуникационных протоколов.

6. Разработана технология динамических инструментальных компонент, реализующая принцип инкапсуляции инструментальной и целевой KMC. На базе данной1 технологии построен автоматизированный комплекс обновления ПО РИУС.

Выполненная в работе формализация основных положений аспектной модели процесса проектирования позволяет приступить, к практической реализации САПР ВсС системного уровня.

Результативность аспектного подхода к проектированию ВсС и эффективность полученных в работе технических решений подтверждается успешным их применением при, выполнении более чем 20 НИР и НИОКР по созданию распределенных микропроцессорных систем различного назначения и сложности.

1. Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Проектирование информационно-управляющих систем. М.: Радио и связь, 1987.

2. Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов. JI.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1979.

3. Барский А.Б., Шилов В.В. Потоковая вычислительная система: программирование и оценка эффективности М.: Новые технологии, 2003. — 24с.

4. Брукс Ф. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы. Символ-Плюс, 2000.

5. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд. Пер. с англ. М.: "Издательство Бином", СПб:"Невский диалект", 1998 г. - 560с., ил.

6. Варшавский В.И., Розенблюм Л.Я., Цирлин Б.С. и др. Автоматное управление асинхронными процессами в ЭВМ и дискретных системах. М.: Наука, 1981.

7. Вирт Н. Модула 2. Программирование на языке Модуа-2: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.-224с.: ил.

8. Воеводин В.В. Информационная структура алгоритмов. М.: Изд-во МГУ, 1997. -139с.

9. Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах. М.: Наука, 1986.-296с.

10. И. Воеводин В.В. Математические основы параллельных вычислений. М.: Изд-во МГУ, 1991.-345с.

11. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления: Учеб. пособие для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 600с.: ил.

12. Горбатов В.А., Смирнов М.И., Хлытчев И.С. Логическое управление распределенными системами. М.: Энергоиздат, 1991.

13. Йордон Э. Путь камикадзе. Как разработчику программного обеспечения выжить в безнадежном проекте. ЛОРИ, 2001.

14. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981.

15. Ключев А.О., Постников Н.П. Технология сквозного проектирования информационно-управляющих систем. Тезисы докладов XXX научно-технической конференции ППС СПб.: ГИТМО(ТУ), 1999.-с.75.

16. Котляров В.П., Питько А.Е. Технология разработки программного обеспечения для встроенных средств микропроцессорной техники. М.: Машиностроение, 1998. -с.96.

17. Куприянов М.С., Мартынов О.Е., Панфилов Д.И. Коммуникационные контроллеры фирмы Motorola. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - 560с.: ил.

18. Лупанов О.Б. Асимптотические оценки сложности управляющих систем. М.: Изд-во МГУ, 1984.

19. Непейвода Н.Н., Скопин И.Н. Основания программирования. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003, - 868с.

20. Новиков Г.И., Платунов А.Е. Сквозное автоматизированное проектирование микропроцессорных систем— Изв. вузов. Приборостроение, 2000. Т.43, №1-2, с.35-39.

21. Павловский Ю.Н. Проблема декомпозиции в математическом моделировании. М.: Фазис. 1998.-272с.

22. Платунов А.Е. Архитектурная модель, цифровых вычислительных систем для встроенных применений Изв. вузов. Приборостроение, 2001, Т.44, №3, с.8-15.

23. Платунов А.Е., Постников Н.П. Формализация архитектурного проектирования информационно-управляющих систем. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции ППС СПб.: ГИТМО(ТУ), 2000. с.122.

24. Платунов А.Е., Постников Н.П., Чистяков А.Г. Механизмы граничного сканирования в неоднородных микропроцессорных системах М.: Chip News. 2000, № 10, с.8-13:

25. Постников Н.П. Обновление программного обеспечения распределенных микропроцессорных систем. СПб.: Компоненты и технологии; 2004, №3, с.142-144.

26. Райли Д. Абстракция и структуры данных: Вводный курс: Пер. С англ. М.: Мир, 1993.-752 е.: ил.

27. Ремизевич Т.В. Микроконтроллеры встраиваемых приложений: от общих подходов к семействам НС05 и НС08 фирмы Motorola. М.:Додэка, 2000. - 272с.

28. Смирнов О.Л. Автоматизация технологического проектирования: Учеб. пособие -СПбГУАП. СПб., 2001. 66с.: ил.

29. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981.

30. Танненбаум Э. Архитектура компьютера. СПб.: Питер, 2002. - 704с.

31. Топорков В.В. Генерация архитектурных решений вычислительных систем на основе масштабирования операций. — "Автоматика и вычислительная техника". 2001 г. №6, с.42-51.

32. Топорков В.В. Масштабирование процессов как метод оптимизации архитектурных решений вычислительных систем. "Автоматика и телемеханика". 2001 г. №12, с.107-116.

33. Топорков В.В. Модели и методы системного синтеза. М.: Моск. энерг. ин-т. 1997 г.

34. Топорков В.В. Проблема разрешимости тупиков в недетерминированной модели распределенных вычислений. "Информационные технологии". 2002 г. №1, с.2-5;

35. Топорков В.В. Реализуемость потоковых моделей распределенных программ. -"Программирование". 2001 г. №5, с.18-25.

36. Топорков В.В. Функциональность недетерминированной модели распределенных вычислений. "Информационные технологии". 2001 г. №12, с.2-5.

37. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2000. - 528с.: ил.

38. Шалыто А.А. Алгоритмизация и программирование задач логического управления техническими средствами. СПб.: МОРИНТЕХ, 1996. - 91с.

39. Шалыто А.А. SWITCH технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. - СПб.: Наука, 1998. - 628с.

40. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Изд-во иностр. литер., 1963.

41. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. М.: Радио и связь, 1992.

42. Шубинский И.Б. и др. Активная защита от отказов управляющих модульных вычислительных систем. СПб.: Наука, 1993. - е.: ил.

43. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы. Справочная книга. М.: Финансы и статистика, 1996.-368с.: ил.

44. Однокристальные микроконтроллеры PIC12C5x, PIC16x8x, PIC14000,.М16С/61,62, пер. с англ. Б.Я. Прокопенко. М.:Додэка, 2000. 336 с.

45. Agha G.A. Actors: A Model: of Concurrent Computation in Distributed Systems. //The MIT Press Series in Artificial Intelligence. MIT Press, 1986.

46. Balarin F., Giusto P., Jurecska A., Passerone C., Sentovich E., Tabbara В., Chiodo M., Hsieh H., Lavagno L., Sangiovanni-Vincentelli A., Suzuki K. Hardware-Software Co-Design of Embedded Systems: The POLIS approach. Kluwer Academic Publishers, 1997.

47. Berry G., Gonthier G. The Esterel synchronous programming language: Design, semantics, implementation. //Science of Programming, 1992, vol. 19, № 2, pp. 87-152.

48. Bhattacharyya S. S., Murthy P. K., Lee E. A. Software Synthesis from Dataflow Graphs. -Kluwer Academic Publishers, 1996.

49. Buck J.T., Ha S., Lee E.A., Messerschmitt D.G. Ptolemy: A Framework for Simulating and Prototyping Heterogeneous Systems. //Int. Journal of Computer Simulation special issue on "Simulation Software Development" vol.4 pp. 155-182, April, 1994.

50. Buck J.T., Ha S., Lee E.A., Messerschmitt D.G. Ptolemy: A mixed-paradigm simulation/prototyping platform in С++. //In Proceedings of the С++ At Work Conference, Santa Clara, CA, November 1991.

51. Caspi P., Pilaud D., Halbwachs N., Plaice J. A. LUSTRE: A declarative language for programming synchronous systems. //In ACM Symposium on Principles of Programming Languages (POPL), Munich, January 1987.

52. Cesario W; O., Nicolescu G., Gauthier L., Lyonnard D., Jerraya A. A. Colif: A design representation for application-specific multiprocessor SOCs. //IEEE Design and Test of Computers, 18(65):8-19, Sept. 2001.

53. Clarke E.M., Emerson E.A., Sistla A.P. Automatic Verification of Finite-State Concurrent Systems Using Temporal Logic Specifications. //ACM Trans, on Programming Languages and Systems, vol. 8, pp. 244-263, April 1986.

54. Edwards S., Lavagno L., Lee E.A., Sangiovanni-Vincentelli A. Design of embedded systems: Formal models, validation, and synthesis. //Proceedings of the IEEE, 85(3):366-390, Mar. 1997.

55. Eker J., Janneck J.W. CAL Language Report. Specification of the CAL actor language. //ERL Technical Memo UCB/ERL M03/48, University of California at Berkeley, December 1,2003

56. Ellervee P., Kumar 1 S., Jantsch A., Svantesson В., Meincke Т., Hemani A. IRSYD: An Internal Representation for Heterogeneous Embedded Systems //NORCHIP'98 The 16th NORCHIP Conference, November 9-10, 1998, Lund, Sweden, pp. 214-221.

57. Ferrari A., Sangiovanni-Vincentelli A. System Design: Traditional Concepts and s New Paradigms. //Proceedings of the 1999 Int. Conf. On Сотр. Des., Austin, Oct. 1999.

58. Halbwachs N., Caspi P., Raymond P., Pilaud D. The synchronous data flow programming language Lustre. //Proceedings of the IEEE, 79(9):1305—1321, September 1991.

59. Hardware-Software Codesign. //IEEE Design & Test of Computers, January-March 2000; pp. 92-99.

60. Hatley D.J., Pirbhai I.A. Strategies for Real-Time System Specification. Dorset House, 1988.

61. Henzinger T.A., Horowitz В., Kirsch C.M. Giotto: A Time-triggered Language for Embedded Programming //Proceedings of the International Workshop on Embedded Software, vol. 2211 of Lecture Notes in Computer Science. Springer-Verlag, 2001, pp. 166-184.

62. Hugo de Man. System-on-Chip Design: Impact on Education and Research //IEEE Design & Test of Computers, pp. 11-19, July-September 1999.

63. Jerraya A.A., Romdhani M., Marrec PH.LE, Hessel F., Coste P., Valderrama C., Marchioro G.F., Daveau J.M.,.Zergainoh N.-E. Multilanguage specification for system design and', codesign. http://tima-cmp.imag.fr/Homepages/cosmos/documents/asi.ps.

64. Knudsen P.V. PACE: A Dynamic Programming Algoritm for Hardware/Software Partitionning //Department of Computer science Technical University of Denmark.

65. Knudsen P.V., Madsen J. Integrating communication; protocol selection with hardware/software codesign. //IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits, 18(8): 1077-1095, Aug 1999/

66. Kopetz H: REAL-TIME SYSTEMS. Design; Principles for Distributed Embedded Applications. Kluwer Academic Publishers, 1997.

67. Kopetz H., Grunsteidl«G. TTP a protocol for fault-tolerant real-time systems. //IEEE Computer, 27:14-23, Jan. 1994.

68. Lee E.A. Embedded: Software An Agenda; for Research: //Technical Memorandum UCB/ERL M99/63, University of California, Berkeley, CA 94720, December. 15, 1999.

69. Lee E. A. What's ahead; for embedded; software? //IEEE Computer, 33(7):18-26, September 2000.

70. Lee E.A., Parks T.M. Dataflow process networks. //Proceedings of.the IEEE, May 1995. http://ptolemy.eecs.berkeIey.edu/papers/processNets.

71. Maciel P., Barros E., Rosenstiel W. A Petri Net Model for Hardware/Software Codesign. //In Design Automation for Embedded Systems, vol. 4, pp. 243-310, Oct. 1999.

72. Martin G., Chang H., et al, Surviving the SO С Revolution: A Guide to Platform Based Design Kluwer Academic Publishers, Sept. 1999.

73. Peterson J. L. Petri Net Theory and the Modeling of Systems. //Prentice-Hall Inc.,. Englewood Cliffs, NJ, 1981.

74. Sangiovanni-Vincentelli A., Lee E.A. A framework for comparing models of computation. //IEEE Trans. Computer-Aided Design Integrated Circuits, 17(12):1217—1229, Dec. 1998;

75. Sangiovanni-Vincentelli A. Defining platform-based design. //EEDesign, Feb. 2002.

76. Sgroi M., Lavagno;L., Sangiovanni-Vincentelli A. Formal Models for. Embedded System Design //IEEE Design & Test of Computers, April-June 2000, pp. 2-15.

77. Sih G.C., Lee E.A. A compile-time scheduling heuristic for interconnection-constrained heterogeneous processor architectures. //IEEE Trans, on Parallel and Distributed Systems, 4(2), February 1993;

78. Tiwari V., Malik S., Wolfe A. Power analysis of embedded software: a first step towards, software power minimization. //IEEE Transactions on VLSI Systems,. 2(4):437—445, December 1994.

79. Wirth N. Hardware; Compilation: Translating Programs into Circuits. //IEEE Computer 31(6), 1998, pp. 25-31.

80. Wolf W. Object-oriented; cosynthesis of distributed embedded; systems. //ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems, 1(3):301—314, Jul 1996.

81. Ami86™CC/CH/CU Microcontrollers User's Manual, AMD Inc, 1998.

82. Balancing your design cycle. A practical guide to hw/sw co-verification. -http://www.synopsys.com.

83. Bosch, CAN Specification. Version 2.0. Robert Bosch GmbH, 1991.

84. Information Processing Systems. OSI Reference Model. The Basic Model. ISO/IEC 7498-1: 1994(E).

85. Information Technology. Open Systems Interconection. Basic Reference Model: Naming and Adressing.- КОЛЕС 7498-3: 1994(E).

86. Information Technology. Portable Operating System Interface (POSIX) ISO/IEC 9945: 2003.

87. Intel386™ EX Embedded Microprocessor User's Manual, Intel Corporation, 1996.

88. Object Management Group. OMG Unified Modeling Language Specification, Jun 1999. -http://www.omg.org

89. Programmable Controllers Part 3: Programming Languages.- IEC 61131-3, Ed. 2.0 en:2003

90. Semiconductor Reuse Standard V2.0. Motorola Inc., 1999.