автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка и исследование распределенной подсистемы конструкторского проектирования электронных схем

На правах рукописи

Лаврик Павел Викторович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПОДСИСТЕМЫ КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Специальность: 05.13.12 - системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог-2011

2 7 ОКТ 2011

4858022

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Глушань В.М.

доктор технических наук, профессор Карелин Владимир Петрович (Таганрогский институт управления и экономики, г. Таганрог)

доктор технических наук, профессор Ковалев Сергей Михайлович (Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону)

Ведущая организация: Федеральное государственное

унитарное предприятие Таганрогский НИИ Связи.

Защита состоится «10» ноября 2011 г. в 16:10 на заседании диссертационного совета Д 212.208.22 при Южном федеральном университете по адресу: 347928, Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344000, Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская,

Автореферат разослан « 9 » октября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.22, доктор технических наук, профессор

Целых А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. За последние 30-40 лет информационные технологии стремительно развивались и прошли путь от технологий решения частных математических и технических задач на вычислительных центрах общего пользования с ЭВМ первых поколений до корпоративных информационных систем и САЬБ-технологий, обеспечивающих информационную поддержку бизнес-процессов на всех этапах жизненного цикла продукта. Современные проблемы САПР возникают в основном из-за высоких темпов прогресса базы вычислительной техники, повсеместного распространения средств глобальной коммуникации, требований эргономичности и быстрого морального устаревания технологий. Для решения этих проблем недостаточно простой автоматизации процессов проектирования, нужна их рационализация. Следует заметить, что современные САПР ориентированы, прежде всего, на предоставление единого информационного пространства для объединения усилий многих проектировщиков и организацию по поддержанию жизненного цикла проектируемого изделия. А это требует объединения входных и выходных потоков различных приложений и модулей, разработанных разными разработчиками. Для поддержания работоспособности системы в целом, это объединение должно реализовываться на основе стандартных технологий и протоколов. К современным САПР предъявляются требования гибкости, легкости изменений, высокой реактивности. Эти требования противоречат самим принципам построения сложных систем, и уже существует мнение, что в дальнейшем получат новый толчок к развитию несложные, функциональные, ориентированные на выполнение малых задач САПР.

С другой стороны, уровень современных средств коммуникации и средств вычислительной техники таков, что возрастает целесообразность построения различных вариантов систем параллельных вычислений. Добиться существенного повышения производительности САПР только за счет увеличения мощности вычислительных ресурсов или оптимизации алгоритмов на сегодняшний день достаточно проблематично. Более того, использование и модернизация отдельного компьютера, не входящего в сеть, уже не актуальна, поскольку все большее распространение получает такой вид параллельной обработки, как системы удаленных и распределенных вычислений. Вместе с тем в данном направлении в контексте САПР существует ряд проблем, не получивших приемлемого разрешения. В частности, разделение сложной задачи конструкторского проектирования на относительно независимые части для обработки их на разных машинах недостаточно полно разработано и исследовано.

Для исследования целесообразности создания САПР на основе распределенных систем вычислений и изучения особенностей проектирования в таких системах предполагается разработать подсистему для решения задач конструкторского проектирования, использующую ресурсы ЛВС. При этом желательно использовать известные алгоритмы конструкторского проектирования для корректного сравнения эффективности разработки с сосредоточенными системами. Предполагается, что такая система позволит сократить время разработки при сохранении качества получаемого решения. В этой связи, тема работы является важной для науки и практики.

Цель диссертационной работы. Разработку распределенной подсистемы

автоматизированного конструкторского проектирования электронных схем и исследование ее эффективности.

Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных

задач:

• Построение моделей процесса проектирования схем для теоретической оценки временной сложности процесса проектирования (ВСПП);

• Разработка системы моделирования работы распределенной САПР (РСАПР) для проверки основных теоретических положений и выявления неучтенных факторов, влияющих на ВСПП;

• Теоретическое обоснование выявленных факторов, усовершенствование моделей процесса проектирования с целью учета числа цепей в схеме;

• Разработку действующего экспериментального образца распределенной подсистемы автоматизированного конструкторского проектирования электронных схем.

Методы исследований. Для решения поставленных задач в диссертационной работе используются: элементы теории графов, комбинаторики, системного анализа, математической статистики, САПР, численные методы.

Достоверность результатов. Достоверность результатов подтверждается корректным использованием приведенных математических методов, подтверждением теоретических положений и выводов результатами проведенных экспериментальных исследований, а также положительными результатами применения разработанной подсистемы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Обобщенный критерий оценки эффективности распределенной САПР;

2. Статистическая закономерность зависимости числа межблочных цепей, позволившая рассчитывать оптимальное число компьютеров-клиентов в распределенной подсистеме конструкторского проектирования;

3. Формализованное описание клиент-серверной модели распределенной подсистемы, позволившее получить предельные временные возможности проектирования электронных схем;

4. Структура распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволяющая существенно сократить время проектирования электронных схем;

5. Статистическая зависимость выигрыша по времени проектирования на распределенной САПР по результатам экспериментальных исследований.

Научная новизна работы состоит в решении важной научной задачи в области САПР, связанной с реализацией распределенного процесса проектирования. Для решения указанной задачи:

1. Разработано формализованное описание клиент-серверной модели распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволившее:

а) получить новый результат, определяющий наличие оптимального числа компьютеров-клиентов для получения максимального временного выигрыша в зависимости от параметров схемы;

б) определить предельные временные возможности проектирования электронных схем распределенной подсистемой.

2. Разработан двухэтапный итерационно-последовательный алгоритм размещения пограничных элементов в блоках с использованием принципов факторизации и силовой релаксации, позволяющий формировать начальное размещение элементов с учетом числа внешних связей элементов, и взаимного расположения

блоков компоновки.

3. Получена статистическая закономерность зависимости числа межблочных цепей, позволившая рассчитывать оптимальное число компьютеров-клиентов в распределенной подсистеме конструкторского проектирования.

4. Разработана структура распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволяющая распараллеливать решение задач конструкторского проектирования.

Практическая ценность. Практическую ценность представляет распределенная подсистема конструкторского проектирования "DCAD", включающая генератор моделей схем, реализацию алгоритмов решения основных задач конструкторского проектирования, и оболочку, осуществляющую управление данными, построенная на основе разработанной имитационной модели распределенной подсистемы конструкторского проектирования схем и формирователя моделей принципиальных схем с заданными топологическими свойствами.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы в научно-исследовательских работах, выполняемых на кафедре САПР ТТИ ЮФУ: г/б работы «Разработка теории и когнитивных принципов принятия решений на основе распределенных алгоритмов, инспирированных природными системами» и «Разработка теории и принципов интеллектуального анализа данных при построении систем поддержки принятия решений»; в работах, выполняемых по грантам РФФИ а также в учебном процессе кафедры САПР ТТИ ЮФУ и кафедры "Технологии машиностроения" Филиала Донского государственного технического университета в г.Таганроге.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и были одобрены на Всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем» (2005-2006 гг.), Международных научно-технических конференциях «Интеллектуальные САПР» (п. Дивноморское, 2005 - 2007 гг.), международной конференции «Интеллектуальные системы (IEEE AIS'06)» (п. Дивноморское, 2005г.), международной молодежной научно-технической конференции "Интеллектуальные системы в науке, технике, образовании, бизнесе" (п. Дивноморское, 2007 г.), IV-й

Международной научно-практической конференции «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» (г. Коломна, 2007 г.), на научных Конгрессах «AIS-IT'09» - «AIS-IT' 11» (п. Дивноморское, 2009 - 2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 работы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях из перечня ВАК, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.

Структура п объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 160 стр., а также 81 рисунок, 8 таблиц, список литературы из 105 наименования, 10 стр. приложений и актов об использовании.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность диссертационной работы, поставлена цель работы, даны основные научные положения, выносимые на защиту, приведены-сведения о практической ценности, реализации, использовании и внедрении, апробации результатов диссертационной работы, дано краткое содержание глав диссертации.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассмотрено состояние проблемы применимости распределенных вычислений к задачам САПР, и проведен анализ существующих технологий распределенных вычислений и подходов к реализации распределенных САПР. Приводится классификация САПР электронных схем. Отмечено, что основной особенностью и проблемой распределенных САПР является разделение задач конструкторского проектирования на относительно независимые подзадачи.

В настоящее время на рынке программно-аппаратных средств представлено большое количество систем, в той или иной степени обеспечивающих автоматизацию проектно-конструкторских и технологических работ (CAD/CAM/CAE системы). По своим возможностям и функциональному назначению они разделены на три уровня: верхний, нижний и средний. Системы нижнего уровня предназначены для автоматизации создания текстовой и чертежной документации, используемой в производстве, а также для решения отдельных задач подготовки управляющих программ для оборудования с ЧПУ. Системы среднего уровня представляют на сегодняшний день самый широкий спектр решений, развившийся как более функционально продвинутая альтернатива набору систем нижнего уровня. Системы верхнего уровня предлагают наиболее полный набор функциональных возможностей и инструментальных средств для автоматизации всего цикла проектирования и подготовки производства продукции. С позиции разработки распределенной САПР данное направление уже достаточно хорошо проработано, существует большое количество фирм, выпускающих подобные САПР различной сложности. Примерами могут служить "тяжелые" САПР от Mentor-Graphics или Synopsys, AltiumDesignerlO от фирмы Altium, и др. Подобные системы рассчитаны на "сквозное" проектирование; распределенность проектирования в них достигается за счет организации единого информационного пространства, в котором отражаются любые изменения проекта в целом и его частей. При этом становится возможной одновременная работа большого числа специалистов над одним проектом, где каждый решает свою специфическую задачу. Однако в общем случае такая организация процесса проектирования не снимает вопросов об увеличении вычислительных мощностей отдельных машин, решающих трудоемкие задачи, а также приближения программных продуктов к черте физических и эргономических возможностей человека-оператора.

(

В настоящее время все большее распространение получает такой вид параллельной обработки, как системы распределенных вычислений, которые характеризуются доступностью, высокой масштабируемостью, одним из лучших соотношений цена?производительность и представляют собой совокупность стандартных процессорных блоков, объединенных средой передачи данных. Отметим несколько причин, определяющих обоснованность использования среды распределенных вычислений применительно к САПР:

• сокращение времени проектирования при полном использовании имеющихся в распоряжении ресурсов;

• ограничения максимальной размерности реализуемого проекта только количеством имеющихся в наличии совокупных ресурсов (вычислительных ресурсов и памяти). Таким образом, при увеличении объема ресурсов увеличивается допустимая максимальная размерность проекта, а сроки лроектирования сокращаются;

• сокращение стоимости проектирования за счет полного использования уже имеющегося оборудования. При ограниченном доступе к суперЭВМ многих исследовательских лабораторий и проектных организаций распределенные системы (в том числе распределенные САПР) - наилучший выход для реализации крупных проектов за приемлемое время и при существенно меньшей стоимости;

• возможность повышения качества проекта за счет применения параллельных вычислений. За одно и то же время может просчитываться большее число вариантов проектного решения, что позволяет повысить качество конечного решения.

Основными направлениями реализации распределенных вычислений можно считать кластерные системы и grid-cиcтeмы. Особенностью кластерных систем является возможность их формирования из любого числа процессорных блоков, при этом для конечного пользователя такая система будет представлять собой единый вычислительный ресурс. В подобных системах отсутствует понятие сервера и клиента. Проблемы организации распределенных вычислений в кластере идентичны проблемам параллельных вычислений в многопроцессорных системах. Основным решаемым вопросом при этом будет обеспечение эффективного взаимодействия отдельных процессорных блоков, а структура САПР и процесс проектирования на ней не претерпит значительных изменений.

Особенностью grid-cиcтeм является четкое структурное и функциональное разделение сервера и клиентов. В то время как клиенты выполняют роль обработчиков частей решаемой задачи, сервер выполняет в основном административные функции: отслеживает выполнение подзадач клиентами, выполняет верификацию результатов, формирует отчеты, обеспечивает управление потоками данных. Зачастую на сервере даже нет информации о специфике решаемой задачи.

В нашем представлении, распределенная САПР должна иметь клиент-серверную архитектуру, причем клиенты являются пассивными узлами. Сервер совмещает в себе функции администрирования и проектирования; клиент решает

только задачи проектирования. Разбиение задачи на подзадачи выполняет сервер, он же выполняет объединение частных результатов в общее решение. Исходя из сказанного видно, что распределенная САПР по принципам построения ближе к grid-cиcтeмaм.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ приведены и проанализированы все используемые для достижения цели диссертации модели и результаты промежуточных исследований.

Поскольку абсолютное время решения той или иной задачи не является объективной оценкой ее временной сложности, анализировалось не абсолютное время решения задачи, а число шагов, за которое алгоритм решает индивидуальную задачу. При этом для оценки эффективности распределенной САПР предложено использовать временную сложность процесса проектирования (ВСПП), которая для сетевой САПР будет содержать пять составляющих:

• N - количество элементов, например микросхем, в исходной схеме, п -количество компьютеров в сети, / — количество алгоритмов, используемых в проектировании;

• временная сложность декомпозиции задачи проектирования, т.е. распределения задания по компьютерам сети;

• О (/(И))*п— временная сложность прямой пересылки информации после декомпозиции задачи с сервера на все компьютеры сети;

• УД(ДЩ- временная сложность всех I алгоритмов, используемых

/е/

каждым компьютером сети при решении задачи проектирования (например, алгоритмы размещения и трассировки);

• О^„(/(И))*П- временная сложность обратной передачи информации со всех компьютеров на сервер;

• Осер{ДН))- временная сложность объединения сервером всех решений с каждого компьютера в единое целое.

Выражение временной сложности процесса проектирования, зависящее только от числа элементов N исходной схемы и числа компьютеров п, используемых в сети для проектирования, имеет вид:

О(ДЛО) = сиДЛО)+0,,,(ДЛО)*"+

ш

где

Поскольку временной выигрыш в работе распределенной САПР обеспечивается за счет распараллеливания процессов размещения элементов схемы и трассировки соединений в различных блоках, на которые схема разбивается в начале процесса проектирования, для существенного выигрыша по сравнению с сосредоточенной САПР необходимо проводить трассировку максимально возможного количества связей на клиентских компьютерах. На этапе декомпозиции схемы удовлетворительной ее моделью является неориентированный граф. Поэтому по числу внешних ребер графа, полученных в результате его разбиения на подграфы, можно ориентировочно судить о времени межблочной трассировки.

Предположим, что мы разбиваем полносвязный граф с общим числом вершин N пат равновеликих (т.е. с одинаковым числом вершин) подграфов с числом вершин п=Ы/т в каждом подграфе. Сумма всех ребер графа представляет

арифметическую прогрессию

N(N-1) тп(п-\) т

=(.М-1)+(Л/-2)+...+1=—^ = ^ (1)

Число внешних ребер Си(т,п) является разностью между и суммой всех внутренних ребер всех т подграфов

т

(2)

/

Здесь 5.(и,) - число внутренних ребер в каждом ¿-м подграфе, состоящем из п вершин, и определяется эта величина аналогично выражению (1). Поэтому Я (и •) = л ■ (и, -1) / 2 • Учитывая, что все подграфы являются равновеликими, т.е. каждый из подграфов содержит одно и то же число вершин п, выражение (2) примет следующий окончательный вид

^л(и,-1) (тп)г-тп тпрг-1) пт(т-\) -- - 2 2

Получаемые по данной формуле величины нельзя считать адекватными результатам разбиения реальных схем, т.к. реальные элементы имеют от единиц

до десятков связей с другими.

Другой подход связан с эмпирической формулой Рента, используемои для сравнительной оценки времени решения задач конструкторского проектирования на сосредоточенной и распределенной САПР

где Д^ _ число внешних связей узла (входных - выходных контактов);

N - число логических элементов в узле; а - число внешних связей (цепей) логического элемента; Р-показатель Рента, принимающий значения в диапазоне 0 < Р < 1. Типичные значения Р равны 0,5 -0,75.

Использование формулы Рента представляется нецелесообразным, по-

скольку входящий в нее параметр Р сильно зависит от конструктивно-технологических особенностей используемой элементной базы. Поэтому его определение требует серьезного обоснования и, как следствие, проведения обширных экспериментальных исследований.

Предлагается более адекватный подход, состоящий в том, чтобы оценивать число внешних связей на основе разбиения однородных графов. Возьмем такую схему, чтобы ее можно было представить в виде однородного графа с количеством вершин Лг, и локальной степенью вершин Ь, и обозначим число ребер в

NЬ

таком графе через Я. Тогда число ребер в графе будет Я = —. При разбиении графа на п подграфов с одинаковым количеством вершин число ребер в подграфах Л„„ не может быть больше, чем:

г> - П У.П /

крд 2-2-

В случае, когда £<(- ~ 1), число ребер в подграфе уменьшается до величины:

1.1-2 «„¿а-Т-

Число 2 в числителе обусловлено тем соображением, что исходный граф не содержит изолированных подграфов, и, значит, каждый подграф будет иметь минимум 2 внешних ребра. Отсюда, максимально возможное количество внутренних

связей для £>(^ — будет:

N гИ

Сутах

а для ~ 1) выражение примет вид:

N (Я ,\

N . _ п'1~2 Н С»тах=----п=--1-п.

Соответственно, минимальное количество внешних связей в случае, когда

£>(£-1), будет:

N1 N /Ы \

В случае, когда ~ 1). это выражение примет вид:

N1 N

= ~^~~2'1 + П = Пт Объединяя два предыдущих выражения, получим окончательный вид:

п

Л//, N (Ы

Т "(п"1)

Таким образом, решая задачу декомпоз'иции, нам необходимо максимально приблизить формируемые подграфы к полносвязным. Учитывая, что в совре-

менных процессорах количество элементов уже превышает 109, а количество их связей с другими не превышает десятков, более актуальным будет выражение для

максимального количества внутренних связей в подграфе для — 1)-

Это означает, что теоретически существует возможность такого разбиения, при котором каждый подграф имеет только две внешние связи. Принимая во внимание, что скорость передачи данных по сети превышает 10 гигабит в секунду, а объем информации о схемах не превышает нескольких мегабайт, то составляющими, отвечающими за учет времени передачи данных, можно пренебречь. Тогда для расчета минимально возможной ВСПП для распределенной САПР получаем следующую формулу:

ОпШ) = + + пк.

На основе данной формулы можно рассчитать максимальный временной выигрыш по времени проектирования на распределенной системе относительно сосредоточенной САПР. В частности, для значений ЛГ= 100000, £ = 20, к = 2.А, п = 2.. 1000 получены значения выигрыша, представленные на рис. 2. По оси абсцисс отложено количество блоков разбиения, по оси ординат - выигрыш в разах по времени проектирования на распределенной САПР.

; т"

W" ш*

' I 10* 2

-CQ

1Р-

• . ю«

' .а" a ... .....< .........,,,,... .. ,... . .. .,.,.. .......... ....... ....... ...,.,,.... a

Количество блоков разбиения п

Рис. 2

Из рис. 2 видны зоны безразличия, где увеличение блоков разбиения уже не дает прироста выигрыша. Большие значения выигрыша объясняются тем, что они показывают теоретический верхний предел эффективности распределенных САПР.

Для оценки нижнего предела эффективности был произведен набор статистических данных, для которого применялось случайное разбиение неизоморфных однородных графов, т.к. крайне маловероятно получение качественного раз-

Выигрыш в рэзах во времени проектирования РСАЛР относительно сосредоточенной САПР

биения в серии опытов без какой-либо стратегии поиска. При этом на основе результатов каждой серии опытов с фиксированным числом блоков разбиения формировались кривые распределения. По завершении нескольких серий с различными значениями числа блоков разбиения на основе совокупности кривых была построена поверхность, отражающая динамику изменения числа внешних связей в зависимости от числа блоков разбиения для графов с конкретным числом вершин и локальной степенью. Для оценки влияния параметров графа на соотношение внутренних и внешних связей при случайном разбиении поверхности пере-считывались таким образом, что по оси абсцисс откладывался процент внешних связей. После этого приведённые к одному базису поверхности накладывались друг на друга. Результатом оказалось практически полное совпадение поверхностей друг с другом. Т.е. соотношение внешних и внутренних связей при случайном разбиении изменяется совершенно одинаково вне зависимости от параметров графа. Исследовались графы на 200, 500, 1000 и 20000 вершин с локальными степенями от 4 до 20. Результирующая поверхность для графа на 1000 вершин с локальной степенью 6 представлена на рис. 3.

3000 4000

Число внешних связей

Рис.3

Результаты дают возможность указать в процентах от общего количества связей границу, "хуже" которой решение задачи разбиения уже не будет ни при каких обстоятельствах. При этом ширина кривых распределения конкретных значений относительно не велика.

На основании проведенных исследований сделан вывод о первостепенной важности качественного решения задачи компоновки для целесообразности применения распределенной САПР, поскольку именно результаты компоновки определяют объем данных, обработку которых можно распараллелить. Также делается вывод о необходимости построения реальной распределенной системы проектирования для проверки полученных теоретических результатов.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ описан процесс разработки распределенной подсистемы конструкторского проектирования. Для формирования распределенной подсистемы наиболее удобной представляется клиент-серверная архитектура, по-

скольку не является сложной в реализации и не требует специальных настроек операционных систем используемых машин. Особенностью является такое построение системы, при котором сервер является активной управляющей компонентой, а клиенты - пассивными поставщиками вычислительных ресурсов. Общая схема распределенной подсистемы конструкторского проектирования представлена на рис. 4. Серверная часть разрабатываемой подсистемы является главной во всех смыслах. В ее задачи входит управление процессом проектирования, синхронизация потоков данных, удаленное управление клиентами, генерация моделей схем по заданным параметрам, ввод-вывод информации из файлов, прием/передача данных по сети, проведение серий экспериментов по заданным параметрам, последовательный запуск различных процедур проектирования, осуществление взаимодействия с пользователем, отображение информации о результатах экспериментов. В связи с этим серверную часть можно условно разделить на блок интерфейса, блок проектирования и блок управления.

параметры схем: параметры серий; режим работы.

результаты этапов проектирования; общий вид полученной схемы; лог процесса проектирования.

Рис. 4

Блок управления содержит TCP-сервер, реализованный стандартными средствами Borland С++ Builder 6.0, процедуры управления, процедуры сохранения информации о схеме в файл и извлечения ее из файла. Основная работа блока связана с организацией совместной работы сервера и клиентов.

Блок проектирования содержит:

• базу встроенных реализаций алгоритмов конструкторского проектирования;

• интерфейс для подключения сторонних реализаций различных процедур проектирования;

• реализацию процесса проектирования с возможностью циклического повтора и автоматической работы по набору статистических данных;

• генераторы графовых моделей схем, дискретного рабочего поля, схем с заданными топологическими свойствами;

• структуры данных, представляющие схему;

Под сторонними реализациями проектных процедур понимаются генераторы схем, средства ручного ввода схем, средства конвертации схем из других форматов, реализации алгоритмов конструкторского проектирования, отличающихся от встроенных принципами решения задач. В самой системе реализованы алгоритмы компоновки (конструктивный и парных перестановок), размещения (парных перестановок), и трассировки (двухслойная ортогональная на основе алгоритма Ли). Также разработан и реализован двухэтапный итерационно-последовательный алгоритм- размещения пограничных элементов в блоках с использованием принципов факторизации и силовой релаксации. Разработаны структуры обменных файлов.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты серий экспериментов, поставленных на ЛВС с использованием разработанной подсистемы конструкторского проектирования. Приведен анализ полученных зависимостей. Были проведены серии экспериментов для исследования поведения относительного времени проектирования при изменении загруженности схемы цепями, размерности схемы и числа блоков разбиения. В сериях опытов фиксировалось количество элементов в схеме, и последовательно увеличивалась загруженность схемы цепями. Она определялась процентом заполненности контактов элементов, и изменялась шагом в 10%. Построенные поверхности соответствуют сериям экспериментов на схемах со 100 элементами (рис. 8) и с 400 элементами (рис. 9).

Рис. 8 Рис. 9

При малой размерности схемы наблюдается картина, на первый взгляд отличающаяся от теоретической. Но в, то же время, очевидно, что при повышении загрузки схемы выигрыш от распараллеливания становится все меньше. При загрузке на 90% при разбиении на 6 блоков наблюдается разворот изменения выигрыша также в меньшую сторону. Отсюда можно сделать вывод, что оптимальное

число блоков разбиения для данных схем существует, но оно больше 6, и в данной серии мы его не захватили. При увеличении размерности схемы динамика выигрыша более соответствует теоретической. Были проведены еще несколько серий экспериментов, в которых изменялось число блоков разбиения и число элементов схемы при фиксированной загруженности контактов. По результатам построена поверхность, изображенная на рис. 10.

Анализируя полученные поверхности, можно отметить, что:

1. Выигрыш на схемах с малым количеством элементов достигает 3-х кратного уменьшения времени проектирования;

2. На схемах с малым количеством элементов оптимальное число компьютеров-клиентов смещается в сторону больших значений, по сравнению с более сложными схемами; /

3. Выигрыш по времени обратно пропорционален загруженности схемы цепями, однако с ростом размерности схемы влияние загруженности на выигрыш ослабевает;

4. При увеличении размерности схемы оптимальное число компьютеров-клиентов смещается в сторону меньших значений, и составляет 3 клиента;

5. Выигрыш при увеличении размерности схемы уменьшается достаточно резко, затем стабилизируется в районе 1,3.

Тестирование и экспериментальные исследования проводились с помощью специализированного программного обеспечения (ПО), разработанного на объектно-ориентированном языке С++ в среде Borland Builder 6.0. Для тестирования использовалась операционная система Microsoft Windows 7 Профессиональная. Для экспериментов использовались следующие аппаратные средства: ЛВС из 15 ЭВМ типа IBM PC (Intel(R) Core(TM) 2Duo E7500 @ 2.93 GHz, 4 Gb ОЗУ).

В ЗАКЛЮЧЕНИИ изложены основные выводы и результаты диссертаци-

Рис. 10

онной работы.

В приложении №1 приведены копии актов о внедрении и актов об использовании в учебном процессе результатов представленной работы. В приложении №2 приведены копии свидетельств о регистрации программы для ЭВМ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Введена временная сложность процесса проектирования, как критерий эффективности распределенной САПР, что позволило сравнивать время проектирования в шагах на распределенной и сосредоточенной системах.

2. Разработаны модели представления процесса проектирования на распределенной системе, и оценен возможный временной выигрыш, который составил, в зависимости от сложности применяемых алгоритмов проектирования, величину до 12 раз.

3. Приведена и проанализирована динамика теоретического выигрыша по времени проектирования на распределенной САПР, позволившая обосновать целесообразность построения такой системы.

4. Произведена теоретическая оценка предельных возможностей распределенной САПР, на основе которой выявлены пути минимизации времени работы такой системы.

5. Разработана архитектура распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволяющая, в отличие от существующих аналогов, выполнять параллельное проектирования фрагментов схемы.

6. Разработан и реализован двухэтапный итерационно-последовательный алгоритм размещения пограничных элементов в блоках с использованием принципов факторизации и силовой релаксации, позволяющий, в отличии от известных алгоритмов размещения, формировать варианты начального размещения с учетом наличия у элементов внешних связей, их количества, и взаимного расположения блоков компоновки.

1. Реализована распределенная подсистема конструкторского проектирования с возможностью расширения за счет подключаемых модулей.

3. Проведены исследования влияния различных параметров схем на динамику выигрыша по времени процесса проектирования распределенной подсистемы относительно сосредоточенной. В результате проведенных исследований было установлено, что значения выигрыша по времени проектирования колеблются в диапазоне значений от 1.3 до 3 раз.

Данные результаты позволяют наметить дальнейшие направления исследований:

1. Модификация моделей процесса проектирования с целью оценки применимости распределенной САПР для проектирования СБИС различных типов;

2. Перевод разработанной системы на платформу распределенных вычислений с целью выявления критически важных для реализации распределенной подсистемы конструкторского проектирования особенностей таких платформ;

3. Исследование особенностей различных алгоритмов решения задач конструкторского проектирования с целью адаптации их к распределенной подсистеме конструкторского проектирования;

4. Исследование возможностей и эффективности распараллеливания работы эволюционных алгоритмов конструкторского проектирования на разработанной подсистеме.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

I. Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ

1. Глушань В.М., Иванько Р.В., Лаврик П.В., Орлов H.H. Обобщение некоторых результатов исследования когнитивной модели распределенной САПР. Известия Волгоградского гос. техн. ун-та: № 5/ВолгГТУ. - Волгоград, 2008.

2. Глушань В.М., Лаврик П.В. Исследование клиент-серверной модели распределенной САПР электронных схем. Известия ЮФУ. Технические науки. -Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009, №4.

3. Глушань В.М., Лаврик П.В. Уточнение клиент-серверной модели распределенных САПР электронных схем. Известия ЮФУ. Технические науки. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009, № 12.

II Свидетельства о регистрации программ на ЭВМ

4. Глушань В.М., Иванько Р.В., Лаврик П.В Формирователь моделей принципиальных схем с заданными топологическими свойствами.// Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009610816. -Зарег. 6.02.2009.

5. Глушань В.М., Лаврик П.В. Имитационная модель распределенной САПР электронных схем.// Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612909. Зарег. 28.04.2010.

III. Публикации в других изданиях

6. Глушань В.М., Иванько Р.В., Лаврик П.В., Рыбальченко М.В. Сравнительный анализ эффективности распределенных САПР. Труды Международных научно-технических конференций «Интеллектуальные системы» (AIS'06) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2006). - М.: Физматлит,<2006. - Т.2.

7. V.M. Glushan, R.V. Ivanko, V.M. Krasnoperov, P.V. Lavrik, M.V. Rybaltchenko Statistic approach for evaluation of design algorithms complexity Proceedings of the International Scientific Conferences "Intelligent Systems" (AIS'08) and "Intelligent CAD's" (CAD-2008). Scientific publication in 4 volumes- Moscow: Physmathlit, 2008, Vol.4. - 92 p.

8. V. M. Glushan, D.J. Zaporozhets, P.V. Lavrik Program realization of the demonstration version of wave algorithm of tracefProceedings of the Congress on intelli-

gent systems and information technologies "AIS-IT'09". Scientific publication in 4 volumes. - Moscow: Physmathlit, 2009, Vol. 4.- 124p.

9. Лаврик П.В. Концептуальные подходы параллельной обработки информации в контексте реализации распределенной САПР // Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям "AIS-IT'-Ю". Научное издание в 4-х томах.- М.: Физматлит., 2010.- Т.З.

10. P.V. Lavrik Conceptual approaches of parallel processing of the information in the context of realization distributed CAD // Proceedings of the Congress on intelligent systems and information technologies "AIS-IT'10". Scientific publication in 4 volumes. - Moscow: Physmathlit, 2010, Vol. 4.

11. Глушань B.M., Лаврик П.В. Исследование «худших» случаев декомпозиции схем. Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'10». Научное издание в 4-х томах. - М.: Физматлит, 2010.-Т.З.

12. V.M. Glushan, P.V. Lavrik Research of the "worst" cases of decomposition of schemes. // Proceedings of the Congress on intelligent systems and information technologies "AIS-IT'10". Scientific publication in 4 volumes. - Moscow:

. Physmathlit, 2010, Vol. 4.

13. Глушань B.M., Лаврик П.В. Исследование эффективности распределенных САПР СБИС. // VIII Всероссийская научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов "Информационные технологии, системный анализ и управление". - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. - с. 381-383.

14. Глушань В.М., Лаврик П.В. К вопросу прогнозирования времени трассировки коммутационных схем ЭВА средствами распределенной САПР. Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'll». Научное издание в 4-х томах.-М.: Физматлит, 2011.-Т.З.

15. Глушань В.М., Лаврик П.В. Некоторые предварительные результаты работы реальной распределенной подсистемы консрукторского проектирования электронных схем. Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'll». Научное издание в 4-х томах. -М.: Физматлит, 2011. - Т. 3.

16. Глушань В.М., Лаврик П.В. Концептуальный анализ и построение распределенной подсистемы автоматизированного конструирования электронных схем. Интеллектуальные системы. Коллективная монография. Выпуск 5./ Под ред. В.М. Курейчика.-М.:Физматлит, 2011. - с. 219-244.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве: [1,2,3] -разработка клиент-серверной модели распределенной САПР; [4-8] - разработка программных комплексов на основе математических моделей, обработка статистических данных; [11,12] - разработка математической модели учета внешних связей на основе разбиения однородных графов; [14-16] - постановка экспериментов на разработанной распределенной подсистеме, и анализ их результатов.

Соискатель

Лаврик П.В.

ЛР 02205665 от 23.06.1997г. Подписано к печати__2011 г.

Формат 60x84 1/16 Печать офсетная. Бумага офсетная. Усл.п.л. -

Заказ №_ Тираж 100 экз.

_ ©_

Издательство Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге

Таганрог, 28, ГСП 17А, Некрасовский, 44

Типография Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге

Таганрог, 28, ГСП 17А, Энгельса,!

Введение.

1. Обзор существующих сред распределенных вычислений и анализ возможности реализации РСАПР.

1.1. Классификация и особенности CAD/CAM/CAE/PDM-систем.

1.2. Возможности применения кластерных систем для решения задач САПР.

1.3. Возможности GRID для развертывания РСАПР.

1.4. Развитие облачных вычислений.

1.5. Выводы.

2. Теоретическое обоснование эффективности применения РСАПР РЭС.

2.1. Определение и используемые критерии эффективности РСАПР.

2.2. Временная сложность задач конструкторского проектирования на распределенных САПР.

2.3. Сравнительная оценка эффективности РСАПР относительно сосредоточенной.

2.4. Возможные подходы к оценке числа межблочных связей.

2.5. Оценка минимально возможного числа внешних связей на основе разбиения однородного графа.

2.6. Оценка "худших" случаев разбиения схем.

2.7. Выводы.

3 Разработка распределенной подсистемы для решения задач конструкторского проектирования.

3.1 Анализ технологий распределенных вычислений.

3.2. Разработка программной оболочки для распределенной. подсистемы КП.

3.2.1. Описание взаимодействия сервера и клиента.

3.2.2 Программная реализация оболочки.

3.3 Разработка и исследование имитационной модели РСАПР электронных схем.

3.3.1. Анализ видов данных, необходимых на каждом этапе проектирования в распределенной САПР.

3.3.2 Разработка и исследование программы моделирования РСАПР.

3.4 Разработка и исследование алгоритма создания однородных графов с заданной локальной степенью.

3.5 Разработка распределенной подсистемы конструкторского проектирования электронных схем.

3.5.1 Разработка серверной части.

3.5.2 Внутренние алгоритмы подсистемы.

3.5.3 Реализация структур данных.

3.5.4 Интерфейс.Ю

3.5.5 Разработка клиентской части.

3.6. Выводы.

4. Экспериментальные исследования разработанной распределенной подсистемы.

4.1 Постановка экспериментов.

4.1.1 Выбор способа оценки времени проектирования.

4.1.2 Динамика изменения выигрыша при фиксированном числе элементов схем.

4.1.3 Динамика изменения выигрыша при фиксированной величине загруженности схем.

4.2 Выводы.

За последние 30-40 лет ИТ стремительно развивались и прошли путь от технологий решения частных математических и технических задач на вычислительных центрах общего пользования с ЭВМ первых поколений до корпоративных информационных систем и САЬ8-технологий, обеспечивающих информационную поддержку бизнес - процессов на всех этапах жизненного цикла продукта. Современные проблемы САПР возникают в основном из-за высоких темпов прогресса базы ВТ, повсеместного распространения средств глобальной коммуникации, требований эргономичности и быстрого морального устаревания технологий. К их числу относятся:

• проблема критичности времени, требующегося для создания изделия и организации его продажи;

• проблема повышения качества процессов проектирования и производства;

• проблемы, связанные с конкуренцией на рынке эксплуатационного обслуживания;

• проблемы, связанные с непосредственным снижением затрат.

Для решения этих проблем недостаточно простой автоматизации процессов проектирования, нужна их рационализация. Следует заметить, что современные САПР ориентированы прежде всего на предоставление единого информационного пространства для объединения усилий многих проектировщиков и организацию по поддержанию жизненного цикла проектируемого изделия. А это требует объединения входных и выходных потоков различных приложений и модулей, разработанных разными разработчиками. Для поддержания работоспособности системы в целом, это объединение должно реа-лизовываться на основе стандартных технологий и протоколов. Необходимость идти в ногу со временем требует от САПР гибкости, легкости изменений, высокой реактивности. Эти требования противоречат самим принципам построения'сложных систем, и уже существует мнение [1], что в дальнейшем получат новый толчок к развитию несложные, функциональные, ориентированные на выполнение малых задач САПР.

С другой стороны, уровень современных средств коммуникации и средств вычислительной техники таков, что возрастает целесообразность построения различных вариантов систем параллельных вычислений. Для этого имеется ряд предпосылок [2]:

• Скорость передачи данных стала достаточной для эффективной передачи больших их объемов.

• Появляются все более сложные задачи и накапливаются все большие объемы данных, для работы с которыми нужны очень большие вычислительные мощности, а имеющихся ресурсов быстро начинает не хватать.

• Имеется возможность использовать в качестве элементов дешевые компьютеры и бесплатное программное обеспечение.

• Разработаны стандарты для различных технологий построения систем параллельной обработки информации.

Добиться существенного повышения производительности САПР только за счет увеличения мощности вычислительных ресурсов или оптимизации алгоритмов на сегодняшний день достаточно проблематично. Более того, использование и модернизация отдельного компьютера, не входящего в сеть, уже не актуальна, поскольку все большее распространение получает такой вид параллельной обработки, как системы удаленных и распределенных вычислений. Вместе с тем в данном направлении в контексте САПР существует ряд проблем, не получивших приемлемого разрешения. В частности, разделение сложной задачи конструкторского проектирования на относительно независимые части для обработки их на разных машинах не получило большого распространения. Для исследования целесообразности создания САПР на основе распределенных систем вычислений и изучения особенностей проектирования в таких системах предполагается разработать систему для решения задач конструкторского проектирования, использующую ресурсы ЛВС. При 5 этом желательно использовать известные алгоритмы конструкторского проектирования для корректного сравнения эффективности разработки с сосредоточенными системами. Предполагается, что такая система позволит сократить время разработки при сохранении качества получаемого решения. В этой связи, тема работы является АКТУАЛЬНОЙ.

Цель диссертационной работы состоит в разработке распределенной подсистемы автоматизированного конструкторского проектирования электронных схем и исследовании ее эффективности.

Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач:

• Построение моделей процесса проектирования схем для теоретической оценки временной сложности процесса проектирования (ВСПП);

• Разработка системы моделирования работы распределенной САПР (РСАПР) для проверки основных теоретических положений и выявления неучтенных факторов, влияющих на ВСПП;

• Теоретическое обоснование выявленных факторов, усовершенствование моделей процесса проектирования с целью учета числа цепей в схеме;

• Разработку действующего экспериментального образца распределенной подсистемы автоматизированного конструкторского проектирования электронных схем.

Для решения поставленных задач в диссертационной работе используются: элементы теории графов, комбинаторики, системного анализа, математической статистики, численные методы.

Научная новизна работы заключается в установлении и обосновании существования оптимального числа компьютеров-клиентов в архитектуре РСАПР, позволяющего получить максимальный временной выигрыш относительно сосредоточенной САПР. Эта научная новизна является обобщением частных новых результатов, среди которых основными являются:

1. Формализованное описание клиент-серверной модели распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволившей: а) получить новый результат, определяющий наличие оптимального числа компьютеров-клиентов для получения максимального временного выигрыша в зависимости от параметров схемы; б) предельные временные возможности проектирования электронных схем распределенной подсистемой;

2. Двухэтапный итерационно-последовательный алгоритм размещения пограничных элементов в блоках с использованием принципов факторизации и силовой релаксации;

3. Статистическая закономерность зависимости числа межблочных цепей, позволившая рассчитывать оптимальное число компьютеров-клиентов в распределенной подсистеме конструкторского проектирования;

4. Структура распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволяющая распараллеливать решение задач конструкторского проектирования;

Решение поставленных задач позволяет автору защищать следующие новые научные результаты:

1. Обобщенный критерий оценки эффективности распределенной САПР;

2. Статистическая закономерность зависимости числа межблочных цепей, позволившая рассчитывать оптимальное число компьютеров-клиентов в распределенной подсистеме конструкторского проектирования;

3. Формализованное описание клиент-серверной модели распределенной подсистемы, позволившее получить предельные временные возможности проектирования электронных схем;

4. Структура распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволяющая существенно сократить время проектирования электронных схем;

5. Статистическая зависимость выигрыша по времени проектирования на распределенной САПР по результатам экспериментальных исследований.

Практическая ценность результатов диссертационной работы заключается в создании:

• имитационной модели распределенной подсистемы конструкторского проектирования электронных схем;

• формирователя моделей принципиальных схем с заданными топологическими свойствами; распределенной подсистемы конструкторского проектирования, включающей генератор моделей схем, реализацию алгоритмов решения основных задач конструкторского проектирования, и оболочку, осуществляющую управление данными.

Реализация осуществлена на объектно-ориентированном языке С++ в среде Borland Builder 6.0. Отладка, тестирование и эксперименты проводились на базе ЛВС из 15 ЭВМ типа IBMPC (Intel(R) Core(TM) 2Duo Е7500 @ 2.93 GHz, 4 Gb ОЗУ).

Реализация результатов работы.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в госбюджетных работах № 2.1.2. 1652, № 12353 «Разработка принципов построения интеллектуальных САПР», выполняемых в ТТИ ЮФУ при поддержке грантов РФФИ № 10-01-00115, № 10-0190017, № 09-07-00318-Бел-а, в НКБ МИУС при ТТИ ЮФУ в работе АИС-08. Материалы диссертации использованы также в учебном процессе на кафедре САПР ТТИ ЮФУ при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий по курсам «Автоматизация конструкторского и технологического проектирования» и «Разработка САПР».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались автором и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Интеллектуальные системы (IEEEAIS'06)»h «Интеллектуальные САПР (CAD-2006)», «Интеллектуальные системы (IEEEAIS'07)»h «Интеллектуальные САПР (CAD-2007)», «Интеллектуальные системы (IEEEAIS'08)»h «Интеллектуальные САПР (CAD-2008)» - г. Геленджик, 2006 - 2008 гг.; на международных Конгрессах по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT' 09» и «AIS-ГГ 11» - (г. Геленджик 2009 - 2011 гг.), на Всероссийских научно-технических конференциях «Радиоэлектроника, микроэлектроника, системы связи и управления» - (г. Таганрог 2006 - 2010 гг.), на ежегодных научно-технических конференциях студентов и аспирантов ТТИЮФУ -(2006-20010 гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 работы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях из перечня ВАК, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ

Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 160 стр., а также 81 рисунок, 8 таблиц, список литературы из 105 наименований, 10 стр. приложений и актов об использовании.

4.2 Выводы

• Выигрыш на схемах с малым количеством элементов достигает 3-х кратного уменьшения времени проектирования;

• на схемах с малым количеством элементов оптимальное число компьютеров-клиентов смещается в сторону больших значений, по сравнению"с более сложными схемами [102-105];

• выигрыш по времени обратно пропорционален загруженности схемы цепями, однако с ростом размерности схемы влияние загруженности на выигрыш ослабевает [102-105];

• при увеличении размерности схемы оптимальное число комьютеров-клиентов смещается в сторону меньших значений, и составляет 3 клиента;

• выигрыш при увеличении размерности схемы уменьшается достаточно резко, затем стабилизируется в районе 1,3.

В результате проведенных экспериментов был выяснен характер зависимости выигрыша от размерности схемы. Такой характер может быть объяснен с точки зрения сложности применяемого алгоритма трассировки. В программе применяется волновой алгоритм Ли, время его работы возрастает прямо пропорционально площади ДРП, причем зависимость квадратичная. Соответственно, чем большего размера схема разбивается, тем больше в общем случае будет доля работы дотрассировки относительно клиентов в силу разности площадей ДРП у клиентов и сервера. И, следовательно, уменьшается доля работы, которую можно распараллелить. За счет чего уменьшается выигрыш. На малых же схемах разница не велика, и поэтому растет выигрыш, и смещается оптимум разбиения в сторону увеличения числа блоков. Одним из путей решения этой проблемы является применение алгоритмов трассировки, слабо зависящих от площади ДРП [102-105].

Заключение

1. В результате проведенного анализа существующих средств, платформ и технологий распределенных вычислений выявлена возможность распараллеливания задач конструкторского проектирования, благодаря чему уменьшается время решения конструкторских задач.

2. Разработаны модели представления процесса проектирования на распределенной системе, и оценен возможный временной выигрыш.

3. Введена временная сложность процесса проектирования, как критерий эффективности РСАПР.

4. Приведена и проанализирована динамика теоретического выигрыша по времени проектирования на РСАПР.

5. Произведена теоретическая оценка предельных возможностей РСАПР.

6. Разработана и исследована программа моделирования РСАПР для экспериментальной проверки теоретических результатов.

7. Разработана архитектура распределенной подсистемы конструкторского проектирования.

8. Реализованы алгоритмы компоновки, размещения и трассировки для выполнения проектных процедур.

9. Разработан и реализован двухэтапный итерационно-последовательный алгоритм размещения пограничных элементов в блоках с использованием принципов факторизации и силовой релаксации.

10.Разработана блочная структура серверной и клиентской частей распределенной подсистемы.

11.Реализована распределенная подсистема конструкторского проектирования с возможностью расширения за счет подключаемых модулей.

12.Проведены исследования влияния различных параметров схем на динамику выигрыша по времени процесса проектирования распределенной подсистемы относительно сосредоточенной.

В результате проведенных исследований было установлено, что значения выигрыша по времени проектирования колеблются в диапазоне значений от 1.3 до 3 раз. Данный результат позволяет наметить дальнейшие направления исследований:

• модификация моделей процесса проектирования с целью оценки применимости РСАПР для проектирования СБИС различных типов;

• перевод разработанной системы на платформу распределенных вычислений с целью выявления критически важных для реализации распределенной подсистемы конструкторского проектирования особенностей таких платформ;

• исследование особенностей различных алгоритмов решения задач конструкторского проектирования с целью адаптации их к распределенной подсистеме конструкторского проектирования;

• исследование возможностей и эффективности распараллеливания работы эволюционных алгоритмов конструкторского проектирования на разработанной подсистеме.

1. Грачевский А. Апперкот. Почему все может измениться на рынке САПР // CADmaster 2008. №1.

2. Лукоев О. Возьмемся за руки, ПК http://www.connect.ru/article.asp?id=5105.

3. Норенков И.П. Принципы построения и структура САПР. М.: Высшая школа, 1986.

4. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. -М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э.Баумана, 2000.-360с.

5. Норенков И.П. Разработка систем автоматизированного проектирования. Учебник для вузов. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана. -1994. -207с.: ил.

6. Мироненко И.Г., Суходольский В.Ю., Холуянов К.К. и др. Автоматизированное проектирование узлов и блоков РЭС средствами современных САПР: Учебное пособие для вузов (под ред. проф. Мироненко И.Г.) М.: Высшая школа, 2002. 391 с.

7. Дикарев Б. Д. САПР для ПК в радиоэлектронике: справ, учеб. пособие / ТРТУ, Каф. РЭС ЗиС Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2000. - 47 с. : ил.

8. Зотов В. Практический курс сквозного проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx. Ч. 23 // Современная электроника. 2009. - N 5. - С. 56-63.

9. Зотов В. Практический курс сквозного проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx. Ч. 24 // Современная электроника. 2009. - N 6. - С. 62-71.

10. Ю.Зотов В. Практический курс сквозного проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx. Ч. 25 // Современная электроника. 2009. - N 7. - С. 60-69.

11. П.Каляев A.B. Многопроцессорные системы с программируемой архитектурой. М: Радио и связь, 1984.

12. А. В. Богданов, В. В. Корхов, В. В. Мареев, Е. Н. Станкова. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем. Курс лекций.: Интернет-университет информационных технологий, 2004. -176 с.

13. И.Сергей Немнюгин, Ольга Стесик. Параллельное программирование для многопроцессорных вычислительных систем.: БХВ-Петербург, 2002. -400 с.

14. Симоне Д. ЭВМ пятого поколения: компьютеры 90-х годов: Пер. с англ. -М.: Финансы и статистика, 1988.

15. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Ю.Л. Муромцев, Д.Ю. Муромцев, И.В. Тюрин и др. М.: Издательский центр "Академия", 2010.-384с.

16. Головицина М.В. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств Текст.: учебник для студ. вузов / М.В. Голо-вицина. М.: Интернет-Университет Информационных Технологий: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - 431с.

17. Быстродействующие матричные БИС и БИС. Теория и проектирование/ Б.Н. Файзулаев, И.И.Шагурин, А.Н.Кармазинский и др.; Под ред. Б.Н. Файзулаева и И.И. Шагурина. М.: Радио и связь, 1989.

18. IBM Moves Moore's Law in to the Third-Dimension, http ://www-03 .ibm.com/press/us/en/213 50. wss.

19. Шаг в новое измерение: IBM совершает переворот в полупроводниковой отрасли.http://www.ixbt.com/news/all/index.shtml705/44/10.

20. Родионов В. В. Разработка и исследование алгебраических моделей и генетических алгоритмов для автоматизированного проектирования функционально распределённых встраиваемых микропроцессорных систем : Дис. канд. техн. наук: Ульяновск, 2005, 270 с.

21. В. Нему дров, Г. Мартин. Системы-на-кристалле. Проектирование и развитие. Москва: 2001.

22. Мурога С. Системное проектирование сверхбольших интегральных схем. Пер. с англ. Под ред. В.М. Кисельникова. М.: Мир, 1985. - т. 2.

23. Автоматизация от "А" до "Я" // CADMaster, 2001, №4.24.0стрейковский В.А. Информатика: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк.,2001.

24. Карцев М.А. Брик В.А. Вычислительные системы и синхронная арифметика. М.: Радио и связь, 1981.

25. Курилов JI. С. Разработка гетерогенной объектной кластерной среды для автоматизированного проектирования распределенных приложений : Дис. канд. техн. наук: Пенза, 2002, 164 с.

26. Хорошевский В.Г. Инженерный анализ функционирования вычислительных машин и систем. М.: Радио и связь, 1987

27. Дорфман В.Ф., Шанов JI.B. ЭВМ и ее элементы. Развитие и оптимизация. М.: Радио и связь, 1988.

28. Официальный сайт Pro Technologies http://www.pro-technologies.ru/product/CADCAMCAEPDM.

29. Глинских А. Мировой рынок CAD/CAM/CAE-систем // Компьютер-Информ № 01 (117) 21 января 03 февраля 2002 г.

30. PEPS SolidCut 3D Surface Design & Machining software. Fully Functional CAD. / CAMTEK JetCam Group. 2002, http://www.peps.com

31. Marie P. Planchard, David C. Engineering Design with SolidWorks 2001. / Planchard Paperback, 2000

32. Погребинский А., Павлов А., Сравнительный анализ CAD/CAM-систем // САПР и графика. 2000. № 8.

33. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. -М.: Эдиториал УРСС, 2002. -352с.

34. Хакен Г. Тайны природы. М.: Институт компьютерных исследований, 2003.

35. Брусиловский П.Л. Адаптивные обучающие системы в Word Wide Web: обзор имеющихся в распоряжении технологий. -http://ifets.ieee.org/russian/depository/WWWITS.html

36. Бершадский A.M., Курилов JI.C., Селиверстов М.Н. Применение кластерных технологий в САПР. // Информационные технологии № 9, 2001, с. 2-7.

37. Сбитнев Ю. Параллельные вычисления http://cluster.linux-ekb.info/.

38. Шаров В. Развитие grid-технологий // Intelligententerprise №9 сентябрь 2007 http://www.bytemag.ru/articles/detail.php?ID=8725.

39. Juergen Hirtenfelder. The Evolution of Grid Computing. The Basic Ideas and Concepts of Grid Computing from the Early Beginning through its Evolution towards State-of-the-Art Grid Computing Infrastructures. 2010.-116 c.

40. Афанасьев А.П. Проблемы вычислений в распределенной среде. Распределенные приложения, коммуникационные системы, математические модели и оптимизация.: КомКнига, 2007. 224 с.

41. The Grid 2: Blueprint for a New Computing Infrastructure. Edited by I.Foster, C.Kesselman. Elsevier, 2003.

42. WS-Resource Framework. http://www.globus.org/wsrf/

43. Web Services and service-oriented architectures. http://www.service-architecture . com/

44. Системы распределённых вычислений GlobusToolkit: накануне прорыва. // Технологии XXI века. Современная индустрияhttp://wvvw.superstechxom/articles.shtml?action=printarticle&aid=l 1503 24660.

45. Semantic Grid Community Portal. http://www.semanticgrid.org/

46. Ивашко E. Распределенные вычисления : Часть 1. Высокопроизводительные вычисления в каждый дом // developerWorks Россия -http://www.ibm.com/developerworks/ru/library/l-grid/index.html.

47. В. Романченко, 2009 Облачные вычисления на каждый день-http ://www. 3 dnews .ru/editorial/cloudcomputing/

48. Рослякова «Облако» от Microsoft 2010 http://spbit.ru/news/n74075/

49. Питер Фингар. Dot.Cloud: облачные вычисления бизнес-платформа XXI века.: Аквамариновая Книга, 2011. - 256 с.

50. Джордж Риз. Облачные вычисления.: БХВ-Петербург, 2011. 288 с.5 7. Облачные вычисления Оф. сайт Intel Россия http://www.mtel.com/ruru/business/itcenter/topics/cloud/index.htm?cid=e mea:yan|cloudrubrand|rul 15C7|s

51. Курейчик B.M., Курейчик B.B., Методы управления в ИС принятия решений на основе эволюционного моделирования.: Труды межд. конф. «Искусственный интеллект в XXI веке» М.:Физматлит., 2003 -с. 488-499.

52. В. В. Емельянов, В. М. Курейчик, В. В. Курейчик. Теория и практика эволюционного моделирования.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. -432 с.

53. Глушань В. М., Будников Е. В. Распределенная сетевая обработка при решении задач конструкторского проектирования ЭВА. Известия ТРТУ, №3. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР» -Таганрог, 1997. с.42-47.

54. Адамов А. 3. Разработка и исследование распределенных Web-ориентированных архитектур САПР: Дис. канд. техн. наук (рук. Глушань В.М.) Таганрог, 2003. - 195 с.

55. Адамов А.З., Глушань В.М. Технология проектирования сетевых САПР. Труды международных конференций «Искусственные интеллектуальные системы» (IEEEAIS'02) и «Интеллектуальные САПР» (CAD 2002).- M.: Изд-во Физматлит, 2002.

56. Minski M., S. Papert: On same associative, parallel and analog computations; In: Associative Information Techniques, edit E. T. Jacobs Elsevier, New York, 1971.

57. Гэри М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 416 с.

58. A. JI. Стемпковский, С. В. Гаврилов, А. Л. Глебов. Методы логического и логико-временного анализа цифровых КМОП СБИС.: Наука, 2007 г. 224 с.

59. Глушань В.М., Лаврик П.В. Уточнение клиент-серверной модели распределенных САПР электронных схем. Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009, № 12.

60. Andreas Rummler, Adriana Apetrei. Graph Partitioning Revised a Multi-objective Perspective, In Proc. IEEE Itl. Conf. Computer-Aided Design, p. 45-51,2001.

61. Глушань B.M., Лаврик П.В. Исследование «худших» случаев декомпозиции схем. Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'10». Научное издание в 4-х томах. М.: Физматлит, 2010. - Т. 3.

62. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям. Серия "Науки об искусственном".: Едиториал УРСС , 2002. 352 с.

63. Р. Э. Асратян, В. Н. Лебедев, Р. И. Дмитриев. Интернет и распределенные многоагентные системы.: Ленанд, 2007. 72 стр.

64. Джарод, Холингвэрт. C++Builder 5. Сложные вопросы программирования Текст. : рук. разработчика : [пер. с англ.]/ Холингвэрт Джарод, Баттерфилд Дэн, Сворт Боб, Оллсоп Джэйми М. [и др.]: Издательский дом «Вильяме», 2001. - 832 с.

65. Дирк, Слама. Корпоративные системы на основе CORBA Текст. / Дирк Слама, Джейсон Гарбис, Перри Рассел.: Издательский дом «Вильяме», 2000. 368 с.

66. Адамов, А.З. Разработка и исследование распределенных Web-ориентированных архитектур САПР Текст. : дис. . канд. техн. наук / А.З. Адамов (рук. Глушань В.М.) Таганрог, 2003. - 195с.

67. Сайт МГТУ им. Баумана, кафедра РК6 http://rk6.bmstu.ru/electronicbook/net/net02/distrib.htm

68. Кормен Т., Лейзерсон П., Ривест Р. Алгоритмы: построения и анализ. М.: МЦМО, 2000.

69. Шилдт Г.С++: базовый курс Текст. / Г. Шилдт: Издательский дом «Вильяме» , 2008. 624 стр.

70. Pradeep Т. СОМ+ Programming: A Practical Guide Using Visual С++ and ATL Текст. / Pradeep Tapadiya: Prentice Hall Ptr, 2000. 560 стр.

71. Бланшет, Жасмин Qt 4. Программирование GUI на С++ Текст. / Жасмин Бланшет, Марк Саммерфилд: КУДИЦ-Пресс, 2008. 718 стр.

72. Ковшов А. Н. Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения. Принципы, системы и технологии CALS/ИПИ Текст. / А. Н. Ковшов, Ю. Ф. Назаров, И. М. Ибрагимов, А. Д. Никифоров: Издательство "Академия", 2007, 304 с.

73. Норенков И. П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии Текст. / И. П. Норенков, П. К. Кузьмик: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002, 320 с.

74. Лебедев, О.Б. Автоматизация конструирования ЭВА Текст. : учеб. пособие для вузов / О.Б. Лебедев. Часть 1, Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002.

75. Лебедев, О.Б. Автоматизация конструирования ЭВА Текст. : учеб. пособие для вузов / О.Б. Лебедев. Часть 2, Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002.

76. Аветисян Д.А. Автоматизация Проектирования электрических систем. М.: Высшая школа, 1998. 331с.

77. Алексеев О. В., Головков А. А., Пивоваров И. Ю., Чавка Г. Г. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств. М.: Высшая школа, 2000 480с.

78. Стемпковский A.JI. и др. Актуальны^ проблемы моделирования в системах автоматизации схемотехнического проектирования. Наука, 2003.-430с.

79. С. Г. Григорьян. Конструирование электронных устройств систем автоматизации и вычислительной техники.: Феникс, 2007. 304 стр.

80. Глушань B.M., Лаврик П.В. Имитационная модель распределенной САПР электронных схем.// Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612909. Заявка №2010611080, за-явл.3.03.2010; зарег. 28.04. 2010.

81. Глушань В.М., Лаврик П.В. Исследование клиент-серверной модели распределенной САПР электронных схем. Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск "Интеллектуальные САПР". -Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009, №4. .

82. АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

83. СВИДЕТЕЛЬСТВА О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ1. ЭВМ1. А/ , /а1 ъа1