автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Системотехнические основы организации и разработки программно-аппаратных средств моделирования для комплексных САПР ИЭВТ

РГб од

Министерство наук», выспей пколы и технической политихи Российской Федерации

ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ и оптики

На правах рукописи УДК 53.072:681.3

ОРЛОВ Михаил Александрович

сктаэтшгосига оспоез сггашзашги и разработки

ПРОГРЛКСЮ-ЛППАРЛТППХ СИЯСТЭ-МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ КОШЛЕКСТПа САПР ИЗБТ

Специальности.'05.13,05 - элементы"» устройства вычислительной

техники и систем управления;

05.13.13 - системы автоматизации проектирования

Научный доклад по опубликованным работам, представленный на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Кииистерство науки, сиспоЛ гкози и технической политики Российской Федерации

ИНСТИТУТ ТОЧКОЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

На правах рукописи УДК 53.072:681.3

ОРЛОВ Михаил Александрович

СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНЫХ САПР ГОНГ

Специальности:05.13.05 - элементы и устройства вычислительной

техники и систем управления;

05.13.12 - системы автоматизации проектирования

Научный доклад по опубликованным работам, представленный на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Работа вклолнсна в научво-исслейоеательскои институте электгояши кгчислитЕЯыао наеии (г.Минск)

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

член-корреспондент РАН,

доктор технических наук, профессор Лопаю Г.II. доктор технических паук Еугарвв Г.Л.

доктор технических коук, профессор Кеиодочзгоз О.©.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 1;2ЯТР аЛЕНТРОЯВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТОНИКИ (Р.Иосква)

Защита состоится 15 июня 1333 года в 1520 на заседании споциализированного созетсг Д 063.26.02 при Институте точной механики и оптики по адресу:

197101, г.Санкт-Пегербург, ул.саблинехая,14 Научный доклад разослан 14 пая 1933 года

Ученый секретарь специализированного совета

Й.В-Уазагозг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЦ

Актуальность проблемы. Критический анализ современного состояния развития теории и срадств моделирования в комплексных САПР иэдедгий электронной и вычислительной техники (КСАПР ИЭВТ) дает основание отметить два крупных недостатка: 1) отсутствие удовлетворительной системной концепции интеграции моделей и интегрированного моделирования; 2) отсутствие единого системного, математического п алгоритмического подхода для развития программно-технических средств комплексов интегрированного моделирования (КИМ).

Эти обстоятельства существенно сдерживают развитие теории моделирования как научного направления в области исследования и создания систем автоматизации проектирования, а также как системотехнической основы для разработки высокоэффективных программных и, особенно, аппаратных средств (ускорителей) для решения времяемких задач КСАПР ИЭВТ.

Данная работа имеет целью развитие системотехнического подхода и научно-теоретического обоснования технических решений, обеспечивающих создание для КСАПР ИЭВТ высокоэффективных программно-аппаратных средств моделирования, особенно, высокопроизводительных специализированных процессоров и устройств.

Развитие системотехнических основ моделирования и проектирования в КСАПР ИЭВТ приобретает принципиальное значение в связи с новейвей тенденцией в создании САПР - проектированием инфраструктуры САПР и с дальнейшей разработкой проблемы применения в САПР систем технической имитации интеллекта. Эти направления требуют изыскания новых подходов к структурированию и стратификации проблем и задач, процессов и моделей САПР с целью создания более мощных срадств, адекватных сложности современных и перспективных ИЭВТ, обеспечивающих приемлемые сроки и уровень бездефектности проектирования .

На основе эффективных системных концепций и конструктивных математических моделей, представляющих и интегрирующих информационные образы объектов проектирования и локальных проектных преобразований, могут быть созданы мощные в функционально-вычислительном плане сродства аппаратной поддержки процессов моделирования и проектирования в САПР, достигающие наибольшего технико-экономического эффекта через рациональную интеграцию специализированных устройств, сопроцессоров и систем с соответствующим программным обеспечением в составе КИМ.

Состояние вопроса. Проектирование современных ИЭВТ, особенно для высокоответственных систем управления, в том числе, подвижными объектами, требует анализа и отработки системной и функционально-структурной организации, показателей эффективности, функциональной устойчивости, надежности и живучести с учетом необходимости решения задач назначения в условиях воздействия неблагоприятных внешних Факторов. Основным методом отработки является макетирование. Находят также применение программные средства моделирования. Окончательное заключение дается по результатам отработочных или натурных испытаний опытных и серийных образцов. Эти методы и средства не свободны от крупных недостатков. Макетирование является малоавтома-тизированным, трудоемким и относительно низкоинформативным процессом из-за ограниченности статистической выборки, к тому же дорогостоящим. Программное моделирование не позволяет решать ряд важных задач из-за чрезвычайной иремяемкости процессов моделирования. Отработочные испитания являются необходимым этапом, однако значительное количество проектных дефектов, выявляемых при испытаниях, прииидит к удлинению сроков и удорожанию разработок, и как метод выявления дефектоя в принципе неприемлемы при реализации ИЭВТ на

СБИС. Сокращение сроков и затрат на создание современных ИЭВТ и обеспечение высокого качества разработок Возиогно на пути совершенствования средств математического моделирования проектируемых объектов в САПР. Главная проблема иодеявроаоигш заключается в необходимости обеспечения функциональной полноты исследования модели проектируемого устройства в достмзевиа некоторого гарантированного уровня проектной бездефектности при ограничении времени на моделирование и проектирование в целом. Ера сзоавости устройств от нескольких десятков тысяч вентилей a suae требуется кардинальная смена инструментария моделирования ¡т суцрствтпюе усовершенствование методологии как моделирования, так п проахтиронаиип. ■

Для комплексного реиения проблем Ьэздэфаетаого проектирования ведущими компаниями в мира применяются тояяа катода: и средства, как автоматизация логического синтеза; ввсопоуровяэвое поведенческое и иерархическое моделирование; автоматазарозаигай) синтез тестов; моделирование на объемах тестов и реальшиг ирограялпнг фрагментах, эквивалентных работе проектируемых устройств от 1 до 10 н более секунд реального времени; применение сЕецзгваиэярсвввяшс кодалирув-щих процессоров и систем, эквивол&егошх во производительности гипотетическим универсальным ЭВМ с в более eiosjehjj в

секунду. На ведущую роль выходят концепция Ектегрйцда; срсдстз проектирования и моделирования» сгоэдхеясмое

проектирование устройств в единой кнструкептаяыгсЯ ки^раструктурэ, обеспечивающей исследование проекта от поаедвггческшс похожей до моделей транзисторного уровня.

В отечественных 'САПР применятся значительно пенсе коцмао средства моделирования, часто уникально привязанные к конкретней САПР, непереносимые и несовкестииуа. Отсутствуют коммерчески распространяемые системы "под клвч". нет серийно ышускаемих ускорителей моделирования. В то as время* имеется достаточный научный и. технический потенциал для коренного изменения ситуации. Примером могут служить глубокие научные исследования и практические результаты, достигнутые в ЮЩЗЕТ, ИГИ и ВТ, НИИ "КВАНТ", НИИАА, ИНЭУИ, НИИ "АРГОН", ВЛИТГ, ЦКБ "Ш16Э", СКТБ ПО "ШТЕГРАЛ", НИШИ!, НИИМЭ, ВНИИСИ, ЛЭТИ, ИГУ, Ш ин.В.М.Глуахова, ®Ш» и в других отраслевых, академических и учебных организациях.

ФуидЕМентальииЙ вклад в теории моделирования и проектирования внесли научные сколы академика A3 СССР Глуихова В.Н., чл, -корр. AI! СССР Буслеихо В.П. и Вавилова A.A. Особое влияние на формирование идей настоящей работы'оказали труди отечественных ученых Дружинина В.В., Конторова Д.С., Капитоновой И.Б., Летичовского A.A., Смолова Б.В., БалаЕова Е.П., Пузанкова Д.В., Калинина D.H., Резникова Б.А., Орловского Г.В., Полляха ,Ю,Г., Поспелова Д.А., Четверикова D.U., Чечкина A.B., Петрова А.Ё., ' Ирейдера В.А., Имида A.B. Имеются многочисленные публикации зарубежна* авторов по прикладным вопросам моделирования ИЗВТ и построению ускорителей моделирования, однако даже в совокупности они не дают достаточной информации для создания отечественных аналогов.

Более того, в обширной научно-технической литературе недостаточно внимания уделяется фундаментальным системотехническим основам развития САПР, проблемам конструктивной реализации системотехнических принципов моделирования объекта проектирования как сложной развивающейся системы, вопросам создания высокоэффективных средств моделирования на основе высокопроизводительных специализированных моделирующих вычислителей и преобразователей. В то же время в проектировании сложных ИЭВТ остро проявляется потребность в моделировании быстро расширяющегося круга задач - от уровня задач назначения ИЭВТ до уровня задач отработки технологии СБИС. Фактически состояние развития САПР можно оценить именно по уровню применяемых средств моделирования. При этом достаточно оценки двух

характеристик: полноты охвата комплексом моделей всех этапов и задач проектирования и мощности применяемых программно-аппаратных средств моделирования.

Именно организация интегрированного моделирования сложных ИЭВТ

в САПР и обеспечение решения задач моделирования за приемлемое время .являются наиболее сложными и актуальными проблемами развития отечественных САПР.

Цель работы. Указанные проблемы составили предмет исследований, целью которых является развитио и конкретизация методологии системотехники применительно к проблематике и задачам организации процессов моделирования в КСАПР ИЭВТ, а также совершенствование структуры и развитие системотехнических разделов научно-теоретического обеспечения разработки высокоэффективных программно-аппаратных средств моделирования на база высокопроизводительных специализированных устройств и сопроцессоров, адекватных сложности объектов и процессов проектирования.

Основные задачи исследования. Достижение указанной цели обеспечивается решением следующих основных задач, обобщенно сведенных в два комплекса:

1. Исследование, развитие и конкретизация системотехнических основ организации интегрированного моделирования в КСАПР ИЭВТ:

- установление системных отношений и взаимодействий между субъектами, системами и процессами моделирования КСАПР ИЭВТ на интервале жизненного цикла проектируемого объекта;

- формулирование и анализ основной, фундаментальной проблемы проектирования и моделирования - проблемы сложности создания объекта новой техники и обеспечения опережающего развития средств КСАПР ИЭВТ;

- систематизация, обобщение, исследование и разработка структуры и состава научно-теоретического обеспечения моделирования как научного и технологического направления в КСАПР ИЭВТ;

разработка с единых методологических позиций системно-теоретических основ концепции интегрированного моделирования а КСАПР ИЭВТ, выявление и определение ядер информационных представлений и преобразований моделей как математических структур, алгоритмизация и аппаратная реализация которых наиболее рациональна для соответствующей проблемной и объектной ориентации.

2. Исследование, развитие и конкретизация системотехнических основ организации программно-аппаратных средств моделирования в КСАПР:

- - обобщение, разработка и исследование классов алгоритмических моделей и архитектурных решений программно-аппаратных средств моделирования, отражающих рациональную декомпозицию интегрированных и специализированных математических структур применительно к крупным классам объектов и задач моделирования;

- разработка, теоретическое и экспериментальное исследование основных структурных решений высокопроизводительных специализированных моделирующих устройств и сопроцессоров;

- разработка, теоретическое и экспериментальное исследование организации перспективных программно-аппаратных систем и комплексоь интегрированного моделирования для КСАПР ИЭВТ;

разработка и обоснование направлений развития методологии, технологии и средств программно-аппаратной поддержки моделирования в перспективных КСАПР ИЭВТ.

Методы исследования. Поставленные задачи решаются на основе принципов системотехники с привлечением методологии и аппарата теорий тензорного исчисления, категорий и функторов, сетей Петри,

алгоритмов, конечных детерминированных и вероятностных автоматов, вычислительных структур и систем, принципов конструктивной математики, специальных теоретических моделей схемотехничеекого проектирования магнитооптических элементов и устройств, ряда положений и закономерностей системной эргономики, организации систем искусственного интеллекта, математической информатики.

Научная новизна. Совокупность научных результатов позволяет говорить о развитии в рамках научного направления моделирования в КСАПР иэвт системотехнического обоснования организации и разработки высокоэффективных программно-аппаратных средств моделирования, что открывает с единых системно-теоретических позиций конструктивный подход к практической разработке всех компонентов средств моделирования, особенно, высокопроизводительных специализированных устройств и сопроцессоров.

При выполнении исследований лично автором получены и представлены в опубликованных работах следующие научные результаты.

1. Впервые на основе принципов системотехники сформулирована концепция интегрированного моделирования в КСАПР ИЭВТ как совокупность методов и средств непрерывного обеспечения познавательной и верификационной функций на интервале жизненного цикла (ИЖЦ) сложного объекта проектирования. Предложена интерпретация взаимодействия процессов генерации, моделирования и координации в КСАПР как канонической схемы системы управления с обратными связями, содержащей подканалы исследования и контроля необходимых и достаточных условий реализуемости проектируемого объекта.

2. Впервые предложена системотехническая трактовка комплекса (ансамбля) моделей как сложной развивающейся системы - полимодояи, обладающей сложной динамической организацией на ИЖЦ конкретного типа изделия данного вида. Сформулировано положение о необходимости осуществления опережающего управляемого развития средств полимоделирования для решения проблемы относительного редуцирования сложности проектируемого изделия.

3. Впервые сформулировано положение о целесообразности разработки обобщенной конструктивной теории интегрированного моделирования (ОКТИМ), включающей два взаимосвязанных направления - теорию моделей объекта и теорию моделирующей система, и позволяющей с единых системотехнических позиций изучать и вырабатывать конструктивные рекомендации для создания и комплексного развития средств интегрированного моделирования.

4. На основе обобщения и. анализа известных теоретических исследований выработана структура ОКТИМ, состоящая из трех разделов: качественная теория, теория методов преобразования и теория вычислительных методов. Ключевая системотехническая идея качественной теории основана на предложенной автором гипотезе о существовании тензора:

1) в моделировании и, шире, - в иной целенаправленной деятельности, объективное физическое содержание понятий суть рензорное отображение действительности, сохраняющее инвариантными основные системоопределяющие концепты, • контр- и ковариантными - физически измеримые концепты;

2) всякое конструктивное (целенаправленное) преобразование, сохраняющее тензоры системы, суть тензорное исчисление.

Ключевая системотехническая идея теории методов преобразования основана на конструктивной интерпретации математических структур современной алгебры и геометрии - категорий и функторов, применительно к проблематике и объектам интегрированного моделирования в КСАПР ИЭВТ. -

основу перехода от абстрактных моделей к прикладным методам и моделям инженерного проектирования специализированных моделирующих

устройств, процессоров, программных средств и комплексов на их основе составляет алгоритмическое моделирование функторов с целью последующей координатиэации канонизированных операторных схем тензор-имитационного исчисления в языковых, программных и аппаратных каркасах (реализациях).

5. Предложены новые структурные решения высокопроизводительных устройств и процессоров для функционально-динамического моделирования логических структур проектируемых ИЭВТ, в том числе с неисправностями, исследованы с системотехнических позиций эффективность и возможности целенаправленного синтеза исходного разнообразия функционально-структурных решений для установления системных границ задачи ■ и изыскания оригинальных эффективных решений. Эти решения обобщены на класс слохных дискретных систем с фиксированной структурой (СФС).

6. Развит системный подход к разработке специализированных устройств и сопроцессоров для моделирования стохастических объектов при решении задач теории массового обслуживания, теории надежности, испытаний, кодирования и других. Предложены оригинальные технические решения, защищенные свидетельствами на изобретение. Эти решения вместе с предложениями по организации моделирующих комплексов обобщены на класс сложных дискретных систем с перестраиваемой структурой (СПС).

7. На основе системотехнического подхода сформулироьани принципы построения моделирующих устройств для решения задач исследования сложных дискретных систем с динамической структурой (СДО).

8. Развиты идеи организации однородных многомодульных вычислительных структур о предложением применения в качестве комму -тирующей среды (а также в качестве специализированных вычислителей) новых схемотехнических объектов - магнитооптических управляемых транспарантов с функциями логических матричных преобразователей.

9. Изложенные в пп. 5-8 новые научные результаты позволяют говорить о развитии в области разработки моделирующих средств вычислительной техники научно-технического направления, названного автором разработкой моделируюяих процессоров с адекватной архитектурой (МПАА).

10. Ряд научных положений относительно представления и организации знаний, аккумулированных в предложенных моделях, фактически составляют скелетную схему полимодели знаний сложнейшей интеллектуальной систенн, которой является КСАПР ИЭВТ, развивают в совокупности подход к трактовке системных процессов проектирования и моделирования как процессов переработки знаний в интеллектуальных сис-темах. Существенным является также объединение в общей системной концепции перспективы роста интеллектуальной мощности КСАПР ИЭВТ и перспективы разработки высокоэффективных МПАА, на основе которых по взаимодействии с мощными программными средствами могут создаваться комплексы интагрированного моделирования.

Практическая ценность. Предложенные системотехнические концепции и теоретические положения дают в совокупности научное обоснование разработки высокоэффективных специализированных моделирующих устройств и сопроцессоров, а на их базе - комплексов интегрированного моделирования для КСАПР ИЭВТ. Практическая ценность полученных научных результатоб включает методико-дмдактичйский и инженерно-прикладной аспекты.

1. Методическая значимость для преподавания и риш^ния зг-ддч внешнего проектирования п КСАПР ИЭВТ заключается в следующем:

разработанная коицоптуально-теоротичоская саза позро.пст развить нп основе конструктивного системотехнического поцхолп содержанке системных разделов основных дисциплин спйцичлизаций по

- ö-

САПР, по разработке элементов и устройств вычислительной техники и систем управления, а также практически по всем техническим специальностям для аспирантов; - '

- новая парадигма в теории моделирования, обусловленная, прежде всего, введением тензорной методологии и категорийно-функторных структур, дает более совершенный с позиции систёмотехники, единый методический подход к разработке адекватных решаемой задаче архитектур специализированных вычислительно-моделирующих средств, к разработке концептуально-логической организации интегрированных баз данных и алгоритмических моделей для взаимосогласованного представления информационных образов объектов в КСАПР ИЭВТ с распространением конструктивного системного анализа и единых математических структур на все уровни детализации объекта, включая элементную базу.

2. Прикладная значимость для решения задач внутреннего проектирования средств моделирования как элементов и устройств вычислительной техники и систем управления подтверждается следующими результатами:

- разработка распространяемого "под ключ" с полным комплектом пользовательской документации программного комплекса MR-CAD для ввода, редактирования, документирования, функционально-динамического моделирования и моделирования с неисправностями схем проектируемых ИЭВТ (как объекта класса СФС);

- разработка и исследование макетного образца событийного\ ускорителя логико-временного моделирования, разработка серийно-пригодного образца компилятивного ускорителя логического моделирования вентильного уровня для комплекса MK-CAD, пригодных в принципе для использования и в других системах логического моделирования при реализации соответствующих интерфейсных трансляторов;

- разработка ряда специализированных моделирующих устройств для решения задач моделирования СПС, а именно для генерации случайных чисел, потоков событий и процессов с реализацией свойств структурной итеграции и параметрической адаптации с целью достижения требуемых точностных либо скоростных характеристик; разработка высокопроизводительного прецизионного ДСЧ для серийно-выпускаемых ЭВМ ряда ЕС ЭВМ; разработка программно-аппаратного комплексе моделирования надежности СИМОНА;

- обоснование рекомендаций по разработке специализированных^ моделирующих, устройств для исследования моделей СДС в КСАПР ИЭВТ и в системах управления реального времени;

- разработка ряда оригинальных схемных решений коммутирующих и вычислительных устройств на- базе магнитооптических управляемых транспарантов для построения многопроцессорных моделирующих устройств; ■•■■'.

- обоснование рекомендаций по разработке технологий и комплексов интегрированного моделирования в КСАПР ИЭВТ на основе специализированных программно-аппаратных средств и средств интеллектуальной поддержки деятельности коллективов.специалистов, взаимодействующих с КСАПР ИЭВТ.

Реализация результатов исследования. Научные и практические результаты исследований использовались более чем в 20 научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, выполненных при участии и под научным руководством (с 1982 г.) автора в Минском радиотехническом институте в 1972-1985 гг. по темам NN 72034240, 1973 г.; 74038699, 1975 г.; 133837 ("Радиан"), 1975 г.; ГБ-78-1.9, 76044821, 1976 г.; У446Э1, 1979 г.; 80007060, 1980-1982 ГГ.; ГБ-80-1.1, 80047140, 1980-1983 гг.; 01830027603, 1983 г.; 01840010989,1984-1985 гг.; 0016485П ("РОКОТ-МО"), 1984 Г.; 0013685П ("ЛИГАТУРА-МО"), 1984 г.; 0020285П ("ЛИГА---ТУРА-МО"), 1985 г.;

0022936П ("РОКОТ-МО"), 1986 г. и другим по заказу ВНИИ "ЭЛЕКТРОН-СТАНДАРТ" (г.Санкт-Петербург), ВНИИ "АЛЬТАИР" (г.Москва), викки им.А.Ф.Можайского (г.Санкт-Петербург), НИИЭВМ (г.Минск) и госбюджетным темам; с 1985 года - под научным руководством автора ь Научно-исследовательском институте электронных вычислительных машин (г.Минск) по 4 темам Минрадиопрома, Института кибернетики им. В.М.Глушкова (г.Киев) и других заказчиков; результаты исследований автора использовались в НИР в 1982, 1985 и 1987 гг. в Белорусском государственном университете под руководством д.т.н. профессора Широкова A.M. по заказу ЦНИИ КЭС (г.Москва), в 1ЭОО - 1990 гг. - о Институте проблем надежности и долговечности машин АН РБ (г.Минск) под руководством д.т.н. Велигурского Г.А.; в 1991 г. - в Институте проблем управления РАН (г.Москва) .

Комплекс моделирования МЯ-CAD и его компоненты используются и ЦНИРТИ, НИИ "АРГОН", НИИРА (г.Москва), ЦНИИ "МОРФИЭПРИБОР", ВИККИ им.А.Ф.Можайского (г.Санкт-Петербург), НИИМВС (г.Таганрог), НННЭВМ, ВИЗРУ, СКТБ ПО "ИНТЕГРАЛ", (г.Минск) и др. организациях (более 15).

Образцы специализированных моделирующих процессоров и устройств применялись во ВНИИ "ЭЛЕКТРОНСТАНДАРТ" (г.Санкт-Петербург), ВНИИ "АЛЬТАИР" (г.Москва), ЛИИ (г.Жуковский), СКТБ ПО "ИНТЕГРАЛ" (г.Минск), ИНДМАШ АН РБ (г.Минск).

Высокопроизводительный прецизионный датчик случайных чисел для решения задач моделирования стохастических процессов для ЕС ЭВМ, разработанный под руководством автора по темплану НИИЭВМ (г.Минск), прошел в 1990 году Государственные испытания и передан в серийное производство. Экспериментально исследованы событийный и компилятивный процессоры логического и логико-временного моделирования (с неисправностями) цифровых устройств не вентильном уровне.

Результаты исследований использовались в учебном процессе в лекциях и лабораторных работах по следующим основный дисциплинам: "Автоматизация конструирования" и "Автоматизация проектирования технологических процессов" по кафадрэ КиПЭВА, "Основы научных исследований" и "Моделирование систем"по кафедре вычислительных систем в Минском радиотехническом институте в 1981-1985 гг., "Катоды математического моделирования в САПР" по кафедре "математическое обеспечение САПР" Белорусского государственного университета в 1987-1989 гг., в лекциях для молодых специалистов, аспирантов и соискателей в МРТИ и НИИЭВМ. В 1988 году в ЛИТМО защищена выполненная под руководством автора кандидатская диссертация по магнитооптическим элементам вычислительной техники. Автор награжден в 1991 г. почетным знаком "Изобретатель СССР".

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫВ НА ЗАЩИТУ

Научное обоснование организации процессов моделирования и программно-аппаратных средств моделирования для КСАПР ИЭВТ в виде целостной совокупности системотехнических концепций, методологии и теоретического обеспечения ИЭВТ, включающее:

1) определение и последовательное развитие системных концепции теории, технологии и комплексов интегрированного моделирования в КСАПР ИЭВТ как совокупности методов и средств моделирования на интервале жизненного цикла объекта;

2) определение центрального системного объекта исследовании теории интегрироваиного моделирования - полимодели как сложной развивающейся системы; применение этого нового понятия как к объекту, так и к средствам моделирования в КСАПР ИЭВТ;

3) определение и введение в качестве фундаментальном системной концепции тензорной методологии интегрированного моделиропания, не. только вносящей новый семантически адекватный образно-поннтийный аппарат, но и создающей новую единую концоптуальную парадигму для

-ю-

отображения всех основных системоопредоляювшх концептов объектов и средств моделирования;

4) адаптация и распирениа понятийного аппарата и разработка методического подхода применения тензорной методологии для развития конструктивной математической теории интегрированного моделирования, эффективно реализующей как познавательную, так и конструирующую функции;

Б) разработка формальных основ обобщенной конструктивной теории интегрированного моделирования на базе: принципов конструктивной математики; системных определений теории, каркасов и моделей; эксплицитного представления основных концептов теории математическими конструкциями категорий и функторов, наиболее адекватно отвечающих тензорной методологии интегрированного моделирования;

6) раскрытие содержания и структуры процессов формирования и актуализации компонентов полимодели через следующие конструкции:

- проецирование тензорного объекта-прототипа стираюце-конст-руирующим Функтором в функционально-специализированное модельное пространство (ФСП) с "Фильтрацией" и представлением в данном ФСП только тех системоопределяющих концептов, которые воспринимаются и могут быть конструктивно преобразованы исчислением данного ФСП; Функтор реализуется на настоящем уровне развития интеллектуальных систем КСАПР ИЭВТ исключительно человеком;

- реализация модельных преобразований как Функторнах отображений меаду специализированными категориями и как переходов кекду состояниями каркасов;

- формирование ядер 4СП в виде наибольших общих тензор-объектов (каркасов и базовых модэлей), инвариантно отобрааающих в себя класс (почти всех) моделей данного и, возможно, "подобных" ФСП;

- представление процесса проектирования элементов, устройств, систем и моделирования этих объектов в различных систенах как тензорной координатизации, сохраняющей в пределах толерантности инвариантными основные системоопрзделяющие концепты тензор-каркасов и тензор-моделей;

- определение и обоснование совокупности вычислительных процедур моделирования как тензорного исчисления; установление конструктивной связи абстракций концепции тензорного исчисления с прикладными методами и математическими структурами, применяемыми при разработке элементов и устройств вычислительной техники и систем управления и при создании программно-технических средств КСАПР ИЭВТ;

7) операторные модели алгоритмов и семейства структурных реве-ний высокопроизводительных устройств и сопроцессоров для Функционально-динамического моделирования логических структур проектируемых ИЭВТ; обобщение полученных решений на класс моделей сложных систем с фиксированной структурой;

8) операторные модели алгоритмов и семейства структурных решений высокопроизводительных, структурно и параметрически адаптивных специализированных устройств и процессоров для моделирования стохастических величин и процессов; обобщение полученных реиений на класс моделей сложных систем с перестраиваемой структурой;

9) операторные модели алгоритмов и структурных решений для моделирования ряда проектных задач создания сложных систем с динамической структурой;

10) структурно-физические модели технических решений новых элементов вычислительной техники - магнитооптических управляемых коммутаторов и вычислителей для построения многомодульных моделирующих устройств;

11) реализация разработанных концепций, теоретических результатов и моделей под руководством и при личном участии автора а виде:

-И-

- программного комплекса MR-CAD для функционально-динамического моделирования ИЭВТ, обладающего конкурентоспособными показателями по сравнению с зарубежными системами этого класса;

опытного образца компилятивного сопроцессора логического моделирования вентильного уровня и макетного образца событийного логикогвременного моделирования для комплекса MR-CAD;

- экспериментальных образцов ряда специализированных процессоров для моделирования случайных процессов и генерации случайных воздействий; высокопроизводительного прецизионного датчика случайных чисел для ЕС ЭВМ, прошедшего Государственные испытания;

программной системы имитационного моделирования и оценки надежности сложных систем СИМОНА, ориентированной на аппаратную поддержку специализированными моделирующими процессорами;

версии системы моделирования MODUS для исследования логических структур информационно и структурно резервированных вычислителей при воздействии множественных отказов;

- спецпроцессоров для моделирования информационных интерфейсов при испытаниях в реальном времени образцов интегральных схом и бортовых вычислителей на внешние многофакторные воздействия;

- .практических методик и рекомендаций по разработке программно-аппаратных средств моделирования, отраженных в отчетах о НИОКР, выполненных по Постановлениям правительства, госбюджетным и другим, для ряда научно-исследовательских институтов и предприятий нескольких отраслей, академических и учебных институтов;

- применения в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ ряда дисциплин специальностей "Конструирование и производство электронно-вычислительной аппаратуры", "Вычислительные системы", "Математическое обеспечение САПР".

Апробация исследований. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции (ВНТК) по планированию и автоматизации эксперимента в научных исследованиях (1973, г.Москва); VI Республиканском межведомственном семинаре "Оценка характеристик качества сложных систем и системный анализ" (1974, г.Вильнюс); Республиканской НТК "Информационные и измерительные устройства в радиоэлектронике" (1974, г.Рига); VII, VIII и IX Всесоюзном симпозиумах "Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей" (1974, 1975 и 1976 гг., г.Ленинград); Республиканской НТК "Повышение качества и эффективности технических средств съема, преобразования и обработки информации в технологических системах" (1975; г.Минск); ВНТК по проблемам микроэлектроники (1975, г.Зеленоград); ВНТК "Автоматизация проверки средств измерений в процессе их производства и в эксплуатации" (1975, г.Тбилиси); ВНТК "Автоматизация исследований несущей способности и длительной прочности летательных аппаратов" (1975, г.Харьков); ВНТК "Проблемы совершенствования проектирования радиоэлектронных систем и их элементов" (1975, г.Минск); III НТК "Приборостроение" (1977, г.Москва, МВТУ); VII Всесоюзном совещании "Теория и методы математического моделирования" (1978, г.Куйбышев); Республиканской НТК "Комплексная автоматизация - основа повышения эффективности производства и качества работы предприятий радиоэлектроники, связи и телевидения" (1980, г.Минск); II ВНТК "Автоматизация поискового конструирования" (1900, г.Новочеркасск); II Всесоюзной межвузовской НТК "Математическое, алгоритмическое обеспечение АСУ ТП" (1980, г.Ташкент); II и III ВНТК по проблемам управления развитием систем (КУРС-I.I, 198Й г. и КУРС-III, 1984 г., г.Москва); IV Всесоюзной школы молодых ученых и специалистов по оптической обработке информации (1082, г.Минск); ВНТК "Адаптивные роботы-82" (1982, г.Москва); Республиканской НТК "Проблемы создания и применения в народном хозяйство лазерной и

оптоэлектронной техники" (1982, г.Минск); отраслевой НТК Минрадиопрома "Моделирование при проектировании средств вычислительной техники и АСУ" (1983, г.Москва); Всесоюзном научно-техническом совещании "Измерительные устройства на диэлектрических волноводах оптического диапазона" (1983, г.Минск); VII ВНТК "Развитие теории и техники средств хранения информации" (1983, г.Москва); ВНТК "Системы автоматического управления летательными аппаратами" (1983, г.Москва); III всесоюзном симпозиуме "Вероятностные автоматы и их приложения" (1983, г.Казань); Республиканской НТК "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования в производстве современных изделий радиоэлектроники" (1984, г.Минск); ВНТК "Специальные коммутационные элементы" (1984, г.Рязань); семинаре "Вопросы вибросостояния, методы виброиспытаний, формирования и анализа случайных вибраций" (1SS4, г.Москва); ВНТК "Моделиро-вание-85" (1985, г.Киев); ВНТК "Состояние и перспективы развития микроэлектронной техники" (1985, г.Минск); III Всесоюзном совещании "Координатно-чувствителыше фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе" (1985, г.Барнаул); Республиканской НТК "Развитие элементной базы приборостроения" (1985, г.Кишинев); II ВНТК "Моделирование отказов и имитация на ЭВМ статистических испытаний изделий электронной техники" (1985, г.Суздаль); Научно-техническом совещании Научного совета АН СССР по комплексной проблеме "Кибернетика" (1985, г.Калинин); VI отраслевой конференции МРП по надежности ЭВМ и РЭС (1986, г.Москва); семинаре "Автоматизация проектирования в радиоэлектронике и вычислительной технике" (1987, г.Москва, МДНТП); I ВНТК "Проблемы создания супер-ЭВМ и суперсистем и эффективность их применения" (1987, г.Минск); ВНТК "Перспективы развития и проблемы эффективного использования ЭВМ общего назначения и персональных ЭВМ" (1907, г.Минск); Республиканском семинаре "Интегрированные производственные системы".(1987, г.Минск, Институт технической кибернетики АН РЕ); ВНТК "Техническое и программное обеспечение комплексов полунатуриого моделирования" (1988, г.Москва); Всесоюзном совещания "Создание интеллектуальных САПР СБИС и электронных средств" (1988, г.Алуата); НТК Минрадиопрома "Моделирование сложных динамических систем и комплексов" (1989, г.Ленинград); V Всесоюзном семинаре "Методы синтеза и планирования развития структур крупномасштабных систем" (1990, г.Звенигород); на семинарах и НТС в НПО "Вэлет" (г.Москва), ЦНИИИ "МОРФИЭПРИБОР", ВИККИ им.А.Ф.можайского, ПО "ЛЕНИНЕЦ" (г.Санкт-Петербург), БИЗРУ, отраслевой лаборатории моделирования Белгосуниверситета, НИИЭВМ, СКТБ ПО "ИНТЕГРАЛ" (г.минск), ВНИИ "АЛЬТАИР", ЦНИРТИ, НИИ "АРГОН", НИИ "КВАНТ", ИТМ и ВТ, НИЦЭВТ, совещаниях специалистов Совета главных конструкторов ЕС ЭВМ при СЭВ, ИНЭУМ, ИПУ (г.Москва), СКТБ ВТ Института кибернетики АН Эстонии (г.Таллинн), Института кибернетики им. в.М.Глуяжова АН Украины (г.Киев); на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников МРТИ (в 1971-1985 гг.). Специализированные моделирующие устройства представлялись на ряд отраслевых и межвузовских выставок, вднх ссср и вднх бсср, в Госплане ссср.

Комплекс MR-CAD экспонировался на международной выставке INFOSYSTEM в г.Познань (Польша) в 1990, 1992 гг. и на других международных выставках, представлялся на международной конференции по САПР (г.Ленинград, 1989 г.).

Публикации. Основные научные результаты исследований опубликованы в . научных изданиях, выпускаемых государственными издательствами . По рассматриваемым в научном докладе вопросам опубликовано 1-3Ö работ, из них 29 статей, 51 тезисов докладов, 51 авторское саи-дит-гльотво и 2 патента (США и Англии) на изобретения, 4 учебно-нотодических пособия. . ,

Структура работы, научный доклад содержит две части, первая из которых состоит из двух, а вторая - из четырех разделов. Предельно сокращенный список цитируемой литературы содержит необходимые для целостного понимания материала, ключевые работы. Приводится список работ автора по теме диссертации с указанием личного вклада в эти работы.

ОБОБЩЕННОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

ЧАСТЬ 1. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ

ИНТЕГРИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В КСАПР ИЭВТ

1. ЦЕЛИ И ПРОБЛЕМЫ ИНТЕГРИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В КСАПР ИЭВТ

1.1. Системно-кибернетическая парадигма теории моделирования. Моделирование является основным инструментом исследования сложных систем и выбора эффективного управления ими. В основе современного моделирования лежит отображение сложной систеки в виде определенной математической структуры и проведение с последней вычислительного эксперимента. "Эксперименты ставятся, исходя из целей и задач исследователя, поэтому они заведомо носят прагматический и ситуационный характер. На основании выявленных фактов и закономерностей создается модель объекта, среды и ситуации. В дальнейшем исследователь имеет дело с модель», модель заменяет ему теорию (сложной системы - О.М.), ориентирована на потребности исследователя и становится источником последующих выводов* и гипотез" [ )5 ]. Именно в последних проявлениях моделирование становится действенным аппаратом получения нового знания, выполняя роль теории.

В работах [го,г?,16] содержится важное положение о том, что при создании современной технологии моделирования за основу может быть взят путь, связанный с построением ансамблей' математических моделей, отмечается, что "разработка такой технологии находится в прямой зависимости от особенностей развития концептуального и математического аппарата системного моделирования, являясь его прикладной интерпретацией" [ Эб ].

В свою очередь, рассмотрение технологии моделирования в КСАПР ИЭВТ как системного объекта обнаруживаем в теории немало "белых пятен", начиная от понятийного аппарата и кончая алгоритмическими моделями и рекомендациями на построение специализированных моделирующих процессоров (СИП) и, тем более, комплексов интегрированного (многомодального) моделирования (КИМ). Причем рекомендации носят, как правило, объектно- или проблемно-ориентированный характер, не затрагивая общей сущности процессов отображения сложных систем их моделями, взаимодействия моделей различного назначения и их преобразования в целях повышения эффективности моделирования ¡А.е.М-'1/

26.ИДУ,^Поэтому Целесообразна разработка определенной конструктивной теории интегрированного моделирования, целостно охватывающей многосторонние свойства объектов и средств моделирования в КСАПР ИЭВТ.

В согласии с общей постановкой проблемы приведем ряд необходимых определений.

"Модель** - это некоторая промежуточная вспомогательная система, обладающая следующими основными свойствами: а) находиться в

«Если это не меняет смысла цитаты, не вводятся многоточия, заменяющие опущенные фрагменты.

** Здесь и далее подчеркнуто, в основном, мной - о.М.

-Не-

объективном соответствии с познаваемым объектом; б) замещать в определенном отношении данный объект; в) давать при этом информацию о данном объекте, получаемую на основе исследования данной модели и соответствующих правил перехода модель-объект. Метод научного исследования объектов (систем), основанный на оперировании с моделями, называется методом моделирования. Системное моделирование - это многоаспектное, многокритериальное моделирование сложных систем, больших систем и комплексов с учетом факторов неопределенности" [ из ].

разработка теории интегрированного моделирования должна отвечать современной системно-кибернетической парадигме с учетом определения и назначения соответствующего научно-технического направления - системотехники [iJ,fS,2o,39,<i9].

"Системотехника - научная дисциплина, в которой на основе соответствующего применения принципов системного подхода и анализа достигается плодотворное сочетание различных теорий, методов и моделей в процессах создания, испытания я развития сложных (больших) технических систем и комплексов, ориентация этих процессов на достижение конечной цели - максимального повышения эффективности системы" [ 49 ].

Поскольку модели сложных систем сами являются сложными системами, то их организацию можно рассматривать как совокупность оптимизационных задач fr't.Sb]:

1) выбора модели минимальной сложности при заданной точности или модели максимальной точности при заданной сложности;

2) обоснования корректности модели в обобщенной форме соразмерности погрешностей различной природы: систематической (обусловленной упрощением описания системы); внесенной (порождаемой неточностью параметров описания и неполнотой исходных данных) и случайной (ввиду стохастической природы результатов моделирования и измерения).

Методология решения задач исследования сложных систем включает три уровня [2о ]:

1) качественную теорию, охватывающую проблемы существования и единственности решения, проблемы выявления необходимых и достаточных условий оптимальности (рациональности), проблему корректности постановки задач;

2) теорию методов преобразования экстремальных задач к видам, которые обладают лучшими свойствами либо с точки зрения проведения качественных исследований, либо с точки зрения построения вычислительных процедур, либо с той или другой точек зрения;

3) теорию вычислительных методов, направленных на обеспечение непосредственного решения сложных задач моделирования с использованием вычислительных структур.

Научные и прикладные разработки в конечном итоге призваны обеспечить определенную технологию интегрированного моделирования. Применительно к задачам КСАПР ИЭВТ укрупненная технологическая схема организации системного моделирования, разработанная на основе [ 56 ], может иметь вид, приведенный, на рис.1.1. Первоочередная задача разработки теории и средств интегрированного моделирования охватывает блоки 1-4 (выделены звездочками).

остроактуальные проблемы проектирования сверхбольших интегральных схем, вычислительных и управляющих систем на их основе требуют дальнейшего переосмысления и развития системных исследований проблемы моделирования, разработки высокоэффективных вычисли-тельно-моделирукщих средств. По сути дела главным содержанием в развитии современных научных и инженерных исследований в КСАПР ИЭВТ "является построение теории и инструментария в постановке крупного математического эксперимента с целью проектирования больших технических систем (ETC.). Научные и инженерные задачи этого этапа

выдвинули яа первый таи методологические и теоретические вопросы моделирования БТС как объекта проектирования" С I? ].

При этом представлялось далеко не маловажным "обратить внимание, что есть еще поле деятельности, обширное и плодотворное, - исследовать содержательные предпосылки теории. Физика такой путь проделала (в отличие от теории ЭВМ, и тем более, САПР - о.М.) и, как показывает исторический опыт науки, тем заложила хороший фундамент разнообразных приложений теории к анализу и конструированию сложных технических систем. Часто не хватает материала интеллектуального, а не .экспериментального. Нужна концепция , определенное видение изучаемой реальности, которое и придает экспериментальным данным содержательный смысл, превращает экспериментальный материал в объективную информацию о реальности" [2? ].

1.2. ИЭВТ и КСАПР как сложные развивающиеся системы, с ориентацией на крупные организаций, разрабатывающие проблемно-ориентированные вычислительные средства, примем для дальнейшего рассмотрения в качестве сложного системотехнического образования -вычислительный комплекс системы управления подвижного объекта (ВКСУ ПО). ПО являются, в общем случае, транспортными средствами, несущими полезный груз, определяющий их назначение. К категории наиболее высокоответственных относятся, например, летательные аппараты (ЛА) для движения в атмосфере и/или космосе и предназначенные* для решения комплексов задач научных исследований, навигации, управления [адз^.тг.гв]. Высокоотватственными являются также вксу по других видов, например, роботов для действий в экстремальных условиях аварийно-спасательных операций; стационарные вксу, таких, например, систем, как автоматизированные системы управления быстропротекающими технологическими процессами, испытаниями, физическими экспериментами, крупномасштабными энергетическими и транспортными системами, т.е. решающие высокоответственные задачи р реальном времени (АСУ РВ).

ВКСУ ПО представляют собой сложные многосистемные комплексы, объединяющие радиоэлектронные средства (РЭС) различного назначения с собственно вычислительными средствами (ВС). ВКСУ ПО включают десятки . и сотни вычислителей общего назначения и специализированных. Определяющей конструкционно-технологической тенденцией создания современных ВКСУ является реализация электронных компонентов на БИС и СБИС с возрастающей долей заказных СБИС. Реальная сложность заказных серийно-выпускаемых отечественных СБИС ужи составляет порядка 50 тыс. вентилей, процессоров - 0,2-0,5 млн вентилей, а резервированных процессоров - существенно болъиэ. Однако сроки проектирования до передачи конструкторской документации в серийное производство достигают 3-5 лет, причем для систем одного вида. Количество различных проектных дефектов достигает за этот период нескольких тысяч на процессор указанной сложности. Практика показывает, что сокращение сроков и повышение уровня бездефектности, особенно ввиду неуклонного роста степени интеграции и потенциальных возможностей СБИС, не мотет быть достигнуто без кардинального изменения сложившегося отношения к применению средств моделирования в САПР, к уровню.их развития.

Создание ВКСУ как сложной развивающейся системы определенного вида представляет собой проблему управления развитием (рис.1.2) как собственно ВКСУ, так и его системного окружения Выдолим а

"творческих системах" автоматизированные системы научных исследований (АСШ), САПР и автоматизированные систоми подготовки производства и испытаний (АСППИ). Эти три системы объядиним под названием КСАПР ИЭВТ сначала в методических целях системного рассмотрения проблемы, а в'дальнейаем - и в интересах достижения конечных целей организации интегрированного моделирования ИЭВТ именно в КСАПР..

К' 'л1 н'^ г*1б~тм о^-ду^т мД'',

Содержание проблемы управления развитием сложных систем, какими являются ВКСУ по (рис.1.3) и ксапрСМД,!!}, раскрывается через следующие классические системотехнические' положения [13,15,зэ ]. Сложность создания новых БТС, а нередко и типового проектирования, обусловлена наличием принципиально неустранимой, частично устранимой и устранимой неопределенности, исследование, проектирование и моделирование - есть способы снятия неопределенности. При этом возникает проблема создания адекватного абстрактно-математического, и конкретно-аппаратурного аналога реальных процессов, т.е. проблема обоснования и выбора методов и средств. Научный метод исследования состоит в том, что исследователь на основе опытных данных строит первоначальную гипотезу, теорию (или язык), Формирует соответствующую модель, делает индуктивный вывод о конкретных неизвестных компонентах и проводит эксперименты для подтверждения или опровержения своих выводов.

САПР ИЭВТ являются сложными, наукоемкими системотехническими объектами. Развитие САПР должно базироваться иа объединении системотехнических и специальных научно-технических знаний. К важнейшим системотехническим концепциям относятся: системный подход, понятие сложной системы, управление развитием на интервале жизненного цикла (ИЖЦ). Специальные дисциплины также образуют сложный комплекс, охватывающий три основных круга проблем: 1) построение математических моделей объектов и алгоритмов проектирования; 2) разработка специального программного обеспечения и ВС; 3) рациональная организация процессов проектирования. Известная недооценка проблем развития САПР привела к отсутствию отечественных средств моделирования, адекватных сложности объектов проектирования и современной проектировочной деятельности.

В соответствии с системотехнической концепцией отображения в КС аир жизненного цикла ИЭВТ №¡,88,125,126], .определим крупные системные задачи и этапы моделирования создаваемых ИЭВТ (рис.1.4). Для целей интеграции моделей здесь принципиально важно отметить следующие моменты: 1) модели от вида 1 к виду 6 и 7 применяются последовательно во времени, и применение моделей вида 6 и 7 к данному объекту может происходить через несколько лет после исследования его концепции на иоделях вида 1; 2) необходимо обеспечить совместимость всех видов моделей, т.к. модели попарно видов,1 и в, 2 и 5, 3 и 4, а также этих видов с 7 одни и те же в основе и отличаются лишь целями и методами анализа.

Стратифицированная структура объектно-ориентированных моделей в КСАПР должна .влючать иерархию моделей от задач назначения до' задач уровня элементного базиса (рис.1.5). Отметим в этой схеме наличие малых контуров совместимых моделей, применяемых обычно при верификации, когда модель более высокого уровня задает "эталон" для своего верифицируемого фрагмента, и выделение больших контуров, охватывающих три или более уровней преимущественно в исследова-тельных целях. Модели уровней'4-7 являются, как правило, объектами асни, уровней 1-4 - САПР и уровней 1-6 - асппи.

Использование иерархии моделей в КСАПР является принципиальным положением, т.к. направлено на реиение проблемы бездефектного проектирования ИЭВТ путем предотвращения появления как дефектов проектирования (02), так И дефектов замысла (01), т.е. всея проектных дефектов [63,А(30,№,1"36].

1.3. проблема развития интегрированного моделирования, опыт проектирования конкретных ИЭВТ, разработки средств моделирования для асни, САПР и АСППИ, а также исследование развития ряда ВКСУ позволяет сформулировать стратегическую цель развития технологии и средств моделирования как продвижение и переход на новый уровень в решенни следующих двух взаимосвязанных и взаимообусловленных проблем:

ПРОБЛЕМА 1 (PI): ИНТЕГРАЦИЯ ЦРОЕКТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ;

ПРОБЛЕМА 2 СР2): РЕДУЦИРОВАНИЕ ВРЕМЕННОЙ СЛОЖНОСТИ.

Проблема Р1 решается на основа интеграции "трех китов", мате-риализирующих любую технологию как сложный системный объект: 1) знания, особенно с учетом перспективы развития систем имитации интеллекта (СИИ); 2) деятельности на ИЖЦ многочисленных коллективов разнопрофильных специалистов; 3) средств, включая программно-аппаратное обеспечение КСАПР ИЭВТ вплоть до создания ким.

Проблема P2 решается на основе совершенствования функционально-структурной организация (ФСО) вычислительных средств моделирования как главного инструментария КСАПР ИЭВТ.

Комплексное решение этих проблем должно базироваться на развитии интегрирующего методологического подхода, создании единого теоретического обеспечения, развиваемых и конкретизируемых в технические решения и практику разработки специализированных вычислительных и программных средств на основе прикладных методов и моделей ГйО.иг].

Отправным моментом для анализа Проблемы Р1 является определение требований к КИМ, учитывающих характер деятельности специалистов, взаимодействующих с КИМ (рис.1.6), и особенности задач моделирования ВКСУ ПО.

Предметом и целью исследований, развиваемых в настоящей работе, является создание КИМ (область 3 на рис. 1.6). Учет взаимонаправленных требований всех групп специалистов в перечне требований к КИМ является нетривиальной задачей системного и архитектурного проектирования КИМ. Сложность проблемы создания высокоэффективных КИМ не ограничена теоретической и инженерной деятельностью по разработке программно-аппаратных средств, но существенно обусловлена сложностью задач назначения КИМ (область 1) и сложностью построения эффективных объектно-ориентированных математических моделей (область 2), что требует от разработчиков КИМ достаточно высокой компетенции в деятельности этих групп специалистов.

Основные требования приведены в табл. 1.1..

Не все приведенные требования равноценны, однако они позволяют определить . сложный, комплексный, многодисциплинарный характер разработки КИМ. При этом необходимо потребовать реализации в ким следующих обобщенных свойств [А«о,1зч,«б]: 1) интеграции и адаптации; 2). эффективности и развиваемости; 3) коммуникабельности и интеллектуальности - направленных прежде всего на удовлетворение требований т13 и т23> а также Т31 и Т32 (табл. 1.1).

Анализмоделей систем позволяет разделить их на четыре класса: системы с фиксированной (СФС), перестраиваемой (СПС) и динамической структурой (СДС); многоструктурные системы (CMC).

Укажем также, что в целом в работе определение дискретной динамической система (ДДС) полностью и точно соответствует работам [ <0,22 ].

Примеры задач моделирования ВКСУ приведены в табл.1.2. Характерные особенности этих задач состоят в следующем:

1) модели ИЭВТ, относимых, в основном, к СФС, могут достигать размерности более 1 млн компонентов, каждый из которых может иметь достаточно сложную функциональную модель; компоненты интенсивно обмениваются событиями по фиксированной схеме;.

.2) модели СПС имеют относительноv невысокую размерность -порядка нескольких тысяч компонентов; характерны стохастическое изменение отдельных Фрагментов структуры, стохастический обмен событиями;

3) модели СДС также отличаются'небольшой статической размерностью ' - до нескольких тысяч компонентов; компоненты могут иметь

Таблица 1.1

основные требования к КИМ

______________III_________________

1. Полнота моделей, т.е. системно-полный охват всех существенных свойств и аспектов описания и исследования ВКСУ, расширяемость и модифицируемость.

2. Простота моделей, т.е. понятность обозримость, интерпретируемость.

3. Адекватность - достижение определенной степени точности соответствия оригиналу, наблюдаемость и управляемость.

4. Чувствительность к вариации параметров, устойчивость к ошибкам (погрешностям).

Б. Вычислительная эффективность, сходимость

_________121

Полнота и обоснованность состава и значений исходных данных

Полнота и обоснованность требований к моделям Корректность - достоверность и адекватность концептуального и параметрического описания ВКСУ Аягоритмизуемость исходных описаний - вычислимость известными методами Ранжированность целей разработки и применения моделей

Ti3

?31

1. Высокая производительность и высокая технико-экономическая эффективность на ИЖЦ.

2. Достоверность функционирования, надежность и живучесть, контролепригодность и самовосстанавливаемость.

3. Наличие средств поддержки деятельности пользователей. .

4. Развиваемость от КИМ в САПР к встроенному КИМ в составе ВКСУ.

Б. Высокая скорость создания с целью обеспечения опережающего применения .

Полнота и обоснованность всех исходных данных. Четкость Формулирования требуемого объема КИМ. Обоснованность тактико-технических требований к КИМ, особенно для реализации в составе ВКСУ.

Достаточное ресурсное обеспечение создания КИМ. Достаточная компетентность в-вопросах организации и Функционирования КИМ.

Т23

Т32

1. Достаточность вычислительного ресурса (мощности).

2. Достоверность, устойчивость, надежность.

3. Наличие средств поддержки деятельности разработчиков моделей.

4. Достаточность и расширяемость информационного ресурса.

Б. Реализуемость (программируемость, контроль и редактирование) моделей в КИМ.

Структурированность моделей -с целью организации эффективных вычислений и построй-ения' СМП.

Замкнутость и алгоритмическая полнота и обеспеченность данными.

Компактность - минимальная сложность, единообразие вычислений. . Вычислимость - быстрая сходимость.

Устойчивость (компактность) к погрешностям, случайным сбоям, отказам отдельных средств.

Tataiai 1.2

Смцшк um minipnn» i» Ht KCl

Ipmp« «un I /Ш I САВР I «CI» I trio I tan I MC «иеиропаа« It I III

------1--------1----1-1-1-1------

1 I 2 I $ I » I 5 I il 7

------1----1----1---1--—i------1------

____Sli_EM___Шепнем««« ti-IKmunciM 4ya<-lljpinm«M «pl-t I IОбучи» оСсауииг-

1|ШЦ«)11 t|l-lu»uut-|«l»-!lumi iciuriiiil I lacro iipiiuii n

toinapiniiae litioinpouKi i Iwciu tfpiliir-1> atimrmim tl l>cTimn»ii» m Kiptmii '.»ими pimni t|Uinn|inin ilymioaiiuo- lau «pourrai Iniictinmn I iiiriniii miuimum Icicrm, aaipamp, экютоа « IhimdkioI ' Ipneatl Inmo« I среде« с армминм aipaaiMb-tniaiataia лрачаа

yctpalci» ичас-|устойч«юста a I I I «oro unui munci íoujm*

аатммо! TFixnlioiictcTiu III I

а осте» yo pa»- lianaia 1ааторо>1 I I I

амаа I I I I I.I

----1-:-1-1--1--1--1-------

___SkJiÇ__I I I I I lOfijfwiae wfiopy

I iyipaiimecm pe-

Koiraapomiie ct-l Nttieionaae стругтурю-вренммн »purtpacm, lomimel эИеатаносп 'Rial ai ockcbi

tcwi структур I I ycrchnocra raraaw тетчесаах састм, кгпюши оаерааа! ¡магроиодеде! inro-

аадеааост! a I»- I l«oe собитв! а otie-

аучеста, стоп- t 1pm*, емратшсго .

стачки» с«те| i I I 1 S ¡pit»pnt»ei»» prtffr

шааротаааа Die-1 lili ico»

pual > yipaine-l I I I I I

mi ceTtl састе» I I I II I

«ссоюга aícij- II I III

»ihm I I I I I I

-----1---1----1-1----1------1----------

C|C _l . I I I I I

I I I I I I

flejMipoiiiat I Ikciumin crjyrrjpao-ly««»- I I 1 I I

wmiat a ♦(«- I iumoI uumca ■ эфНктаваоста I I I I

«ммронаая со- I aeiMOietcriM III ggu peataia ИЫатцаа iHlifl llpnmaat lo I

'latyaiocra U I nui мтче«««' ¡обстиока « re- tlCTpoeiaw «ма-1 Промине тренаага с амтаиае!

-----1------1--liepaiaa norrin-lieica« имеяаро-1 iiaiaojelcma ^унгиасиапьних

__üi-йк___' ' lTDpaiix bmmIct* ¡Miaa ma yape- I структур a отаеоыша dívíitm

I I liai apa acamaa-lMinero imac- I I

< Комамсеое (ao- I Hoiepaaanaa oSpiaioi с apaaeie- lai обриао» awoilieaaa oueioi I I

«yarrypioel aoie-l ian ty«<a«oaaibao-iiaui4ec>ii Imaiii Ipanaraa сатуа- I I

aapraaa» cm«- I иного» laiaaojrlmaa со cprxoil liai I I

стао с pemtimi I ■ шрааеакып метем« I I I !

oSpiaiaai I I 111

-------------1-----,-1-1----1--------1--------

I (m tputtwm

I I ¡ I I

I Изучеаае I Гмгради зМм-l Исоитлва aa aa-l Дигаостка, !Ггиераця» lMea-l Обучеа») I пробами I raiaoi opriHiaa-l leaaocra, yrrok-1 алакароваше |тавних уврше- I треаамг

I la«» 1 чпосп, nay- I oiepaual IhiI 1

! i.i честь i i i

—---------------------------—

сложные модели функционирования, при этом структурные связи зависят от Функционирования компонентов и непрерывно динамически трансформируются;

4) модели CMC, в основном, являются комбинацией предыдущих, причем при их применении в автоматизированных системах в реальном времени кардинально меняются требования к скорости вычислений.

В совокупности задачи табл. 1.2 практически полностью представляют задачи ижц и проектной иерархии ВКСУЛО (рис.1.4 и 1.5) и отображают существенную часть системного и технического анализа при создании ВКСУЛО, имеющих явно выраженный междисциплинарный характер.

"Междисциплинарные теоретические исследования могут быть интегрированными и комплексными. Первые являются результатом обобщения и последующей интеграции частных теоретических схем различных научно-технических дисциплин, т.е. разных планов исследования определенного инженерного объекта на общей математической основе в некотором особом аспекте (например, для моделирования - О.М.). Вторые - и многоаспектны, и многоплановы, единство и целостность их обеспечивают методологически [ 13 ]".

Формирирование интегрированного подхода для решения задач моделирования в КСАПР ИЭВТ как реализации методов системного анализа включает следующие напрагаания [39]:

1) общие принципы моделирования "сложных систем, и в частности , принципы интегрирования различных методов, в том числе и методов других дисциплин, во взаимообусловленную совокупность методов системного анализа;

2) проблемы сложности и неопределенности и методы их разрешения ; проблема предельных характеристик системы;

3) принципы мавиннореалиэуемой имитации".

• ■—- Практические цели для пользователей КСАПР ИЭВТ, достигаемые благодаря интеграции, заключаются в следующем:

- построение и использование единой инфраструктуры для управления проектированием и поддержки деятельности специалистов на всех этапах создания ИЭВТ;

- реализация "сквозных" полных и частичных технологических марирутов моделирования как решения единой задачи; реализация иерархических моно- и многоаспектных моделей;

- обеспечение возможности применения средств моделирования как для проектирования, так и в качестве функционально-ориентированных процессоров вычислительных комплексов реального времени;

' - ускорение решения разнообразных задач моделирования с приме- ' нением многофункциональных (интегрированных в данном классе задач) моделирующих процессоров.

Практические цели для разработчиков КСАПР ИЭВТ заключаются в следующем ••

- -выявление на основе системного подхода п формирование обобщенных, "канонических'" схем проблемно-ориентированных систем (ПОС) и Функционально-ориентированных процессоров (ФОП) для моделирования элементов и устройств СВТ и су в КСАПР ИЭВТ;

- построение на базе "канонических" схем и изучение предельных характеристик возможных вариантов ПОС и ФОП для выбора эффективных "опорных" решений с целью последующей разработки;

- применение в дидактических целях для повышения квалификации и подготовки специалистов • в областях создания специализированных программно-аппаратных средств и организации процессов моделирования в КСАПР ИЭВТ.

Проведенный анализ . указывает на необходииость^^й&влечения в теоретический фундамент весьма обобщенных математических поиятий и конструкций, значительно более сложных, чем конечно-автоматные, теоретико-графовые или теоретике-алгоритмические модели. Алгебра

этой теории должна позволять оперирование семействами моделей перечисленных и подобных теорий и допускать в то же время эксплицитный переход к срадстам любой из них. Вопрос о построении интегрированных моделей "есть вопрос поиска общего знаменателя для различных областей науки и техники, а следовательно, и вопрос описания мира возможно меньшим числом понятий. Этот вопрос имеет не только научно-практическое, но и важное методологическое значение. Возрастает необходимость в разработке единого метода представления и сравнения различных систем. Такой метод должен обеспечить единый каркас, единую, структуру для сравнения и анализа стремительно разрастающегося семейства современных сложных систем, дать болео организованную картину, чем представляет собой разобщенный узкими специализациями научно-технический мир" [ 17 ].

1.4. Проблема редуцирования временной сложности. Интегральный эффрект от применения средств моделирования в ксапр ИЭВТ заключается в повышении уровня бездефектности проектов и, как следствие, в значительном сокращении сроков проектирования, а также в создании принципиальной возможности реализации разработок СВТ на сбис в приемлемые сроки. Возможность выявления проектных дефектов средствами моделирования зависит от следующих факторов: сложности моделируемого объекта, точности функциональных и динамических моделей, объема и качества тестов. Все эти фактора взаимосвязаны и непосредственно влияют на временную (вычислительную) сложность задач моделирования. Поэтому основным критерием сравнения средств моделирования при условии обеспечения определенной сложности и точности моделей является производительность, а при прочих равных условиях стоимость единицы производительности.

Практика отечественных и зарубежных разработок дает почти одинаковые оценки требуемых объемов моделирования. Так, для проектируемых устройств ВКСУ необходимо добиваться имитации функционирования до 1-10 с реального времени [65,66 ]. Известный способ анализа временной сложности'Сц моделирования схемы на вентильном уровне использует следующую оценкуС5"о,A<t]:

T^H^cUN /yMq|> u.d

rfleWMW - объем модели в эквивалентных логических вентилях; -средний процент активных (переключавшихся! вентилей на такт; N -число тактов моделирования.

Известные программные системы моделирования для ППЭВМ типа IBM РС/АТ-386 (33МГц) имеют VMox <10 тыс. событий в секунду при логико-временнон моделировании, причем эта оценка выше, чем получаемая по

известному эмпирическому правилу*'-VM.^»10~3Vpc, , где V?c - оценка

производительности ППЭВМ. Тогда для СБИС с v/MoA=50 тыс. экв. вентилей, работающей на частоте f=20 МГц сЛ=0,2 (т.е. 20% активных элементов) при моделировании функционирования за 1 с реального времени величина1гм =2х10'с « 5,6х103ч« 231,5 суток. При необходимости решать эту задачу 5 часов требуется компьютер с

Vic 12x101° ком/с, т.е. порядка 10 млрд ком/с. Причем все оценки получены для одного прогона модели.

Кардинальными методами решения Проблемы Р2 являются рб.бЗ]: 1) применение автоматических проектных преобразований, гарантирующих

* Ввиду крайне ограниченного объема доклада автор вынужден предельно сократить ссылки на источники приводимой информации, за исключением принципиально необходимых для соблюдения норм авторского права.

корректность; 2) моделирование по фрагментам и смешанное функционально-логическое моделирование; 3) применение специализированных моделирующих процессоров (СМП). Не умаляя определенных достоинств второго и, особенно, первого подходов, если бы они достигали своих целей, отметим, что наиболее радикальным средством для схем сложностью выше 20-30 тыс. экв. вентилей являются только СМП. оценки других средств, причем с учетом общесистемной производительности даны автором в ряде НИР и приведены, например, в [ДЩ ]. известны и ориентировочные рекомендации по применению программных и/или аппаратных средств моделирования (табл.1.3).

Однако тенденции развития технологических возможностей повышения степени интеграции СБИС только лишь усугубляют "проклятие размерности" задач моделирования элементов и устройств СВТ и СУ.

Не менее сложные временные проблемы ограничивают возможность отработки проектов ВКСУПО и на других задачах исследования, проектирования, испытаний (см.табл.1.2). Причем состояние отечественных САПР достигло рубежа, далее которого просто невозможно обеспечить приемлемый уровень бездефектности разработок, требуемых новыми задачами назначения и задачами модернизации действующих СУ. Эти обстоятельства требуют безотлагательного принятия мер для модернизации творческого потенциала ученых и инженеров с целью ускоренного создания отечественной научно-технической базы и инструментария моделирования для КСАПР ИЭВТ. Автор надеется, что определенный вклад в этом направлении вносят изданная работа, и деятельность единомышленников и коллег, усилия руководимого автором коллектива.

В целом изложенное позволяет сделать следующие выводы:

1. Анализ современного состояния теории и средств моделирования сложных устройств вычислительной техники и систем управления_ в САПР ИЭВТ обнаруживает явное несоответствие имеющихся возможностей и возрастающих требований к сокращению'' количества проектных дефектов и сроков разработки устройств, процессоров, ЭВМ и вычислительных комплексов на БИС и СБИС.

Практика и отдельные успешные примеры показывают, что при отработке проектов целесообразно исследовать комплекс взаимосвязанных, взаимосогласованных задач моделирования - от целевого назначения создаваемых вычислительных и управляющих средств до уровня топологической реализации в виде СБИС, многокристальных сборок и т.п.

Необходимо при этом обеспечить интеграцию деятельности коллектива разнопрофильных специалистов в единой технологии'моделирования с охватом в комплексных САПР ИЭВТ задач практически всех этапов-ИЖЦ изделия.

Таким образом, возникает Проблема Р1: интеграции методов и средств моделирования в КСАПР ИЭВТ, - требующая для своей разработки и решения проведения достаточно обширных научных исследований с участием различных вкол и направлений.

2. Имеются определенные Предпосылки для построения и применения обобщенной конструктивной теории интегрированного моделирования, генетически наследующей ряд плодотворных идей физики, электротехники и математики. Разработка этих идей является выражением системного подхода и реализацией принципов системотехники применительно к исследованию Проблемы Р1 и поиску эффективных решений; предусматривающих интеграцию в перспективной технологии моделирования знаний, деятельности и средств, включая программно-аппаратное обеспечение вплоть до создания комплексов интегрированного моделирования.

3. Необходимым условием интеграции является решение Проблемы Р2". редуцирования временной сложности задач моделирования, характеризующихся исключительной времяемкостью. известные зарубежные технологии моделирования базируются на применении высокопроизводитель-

Табава» 1.3

IpiKHi» cpejcrt Hifupniiii

lut OcoCeanxra Итаосатеямп atipara laatcooSpatnil Priniuiimi

MaiCRipOBUU - acieaapmaaaa lein работы ШТП1

састем

аодемроааааа

IpiMfn iDppen-

•otii apotnapja-

аОГ» yCTpoltmi

i) »ICI груби 11. lUaoe «и ткто- 1. Bpna aoHaipnuaa Натераятааан! Программна

отбоа № IISOJIOI. amia» cacical alalia)

12. KipiTin um. 2. Dt loi мае арпиааас С MI

13. Бояио! в от di i*- larpiTa - аа ааого-

«Г»И|1. rp/тяое ptmnprnm

1«. HroÉmjnrocTk на- a lOiTopiy» manan»

тром pis Л III«

TD4t« надела.

О ШИНП il. Еммое utao 1. Загшеоим apmnaat lairrwl, CHI a laaoria)

apoaepu tktobux aatapo». мграта ai пин ipo- aiTepuíiml ярограннаа»'.

1?. laaaaw taïaa roie тдеаа. састеы

ямемрmm. 2. Sonata euinw tpt-

¡5. limai teroi «зле- maaw iiipir» al ir

■ml > aoina. апрауа аомааааа» -

locoe рмтарома».

Ошш «atpoapo- ¡1. Емьаое част îktohii 1 (река «ueaipoaaiai HiiepiiTiaiut CM a (aaorja)

гриш, COMKTIH «lÉopoi. кааго. програшаи

mnipiuiH 12. tiauol овкш aami. 2 (oauat аргмаам ia- einem

MIipiTfpu » )J. Коррытароnr иоде»« трат» аа наогиратт»

miponporpam a макрокод*». рмитаромааа а ао-

1«. HeoCioiaagcn «Mîpeaa атпрауа intaaaav»

pisnnim im« К0Д1Я1

IS. Eonuu шааьактъ •

юдш tn втамиа

нирмигаостпкпа i

I te loi.

Ii. lxr/й » ice» mu»

mutaa jot anctan

»•»piamcrel ipi

шип aaipoiaarao-

CTaietm теста.

loCTp»!» • MI- II. Очмь (оаьам nt» t. Очеаа Сояип aperna- Rut er aal CM

HI 1КШ, >0- . TKtoaai aiiopga ra« аатрати ара noje-

стрми» ШШГР 12. ИютртА apwo* яароааам.

mjeaa. 2. Яаогисратааа орогоп

13. ÎKT/i to все* toi«»

«одна Д1 несена

» aeacnpiaaocTel.

M. KîMFieul crpjrxTrpu

! ноша ает.

пых специализированных моделирующих процессоров, не выпускаемых отечественной промышленностью. Имеющиеся отечественные теоретические и отдельные практические разработки, а также информация относительно организации и исследования СКШ в зарубежных САПР не создают необходимого, тем более, достаточного, потенциала для кардинального подъема уровня средств моделирования в отечественных САПР.

4. В совокупности указанные проблемы требуют совместного комплексного исследования, поиска решений, в которых новые, системные подходы к интеграции средств моделирования в КСАПР ИЭВТ сочетались бы с созданием поддерживающих эти решения высокоэффективных высокопроизводительных специализированных моделирующих устройств, процессоров, комплексов.

2. ОСНОВЫ ОБОБЩЕННОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ ТЕОРИИ ИНТЕГРИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

2.1. Концепция интегрированного моделирования. Анализ целей и проблем организации интегрированного моделирования в КСАПР ИЭВТ (гл. 1) основан на констатации недостаточности "предметоцентри-ческого" знания [ 39 ], доминирующего в известных работах по организации САПР, а тем более вычислительных средств САПР, и на признании основополагающими "системоцентрических" знаний для развития методологии, технологии и технического инструментария САПР.

В сжатом виде истоки и движущие идеи системотехничесих знаний содержатся в следующих положениях, представляющих собой "лингвистические формулировки" [ 15 ] основных предпосылок.

Во-первых, "мы никогда не изучаем в науке объект, данный только в наблюдении. Так или иначе присутствует теоретическая концепция этого объекта, и сам он рассматривается как представитель класса объектов, для которых справедлива эта концепция. И в моделировании мы сопоставляем объект не только с математически подобным ему объектом - моделью, но и с теоретической концепцией, а также с другими объектами, подходящими под эту концепцию. Но чтобы говорить о моделировании в таком нетрадиционном плане, необходимо ввести достаточно строгое понятие модели в том смысле, в каком оно употребляется в математической логике" [ 15 ).

Во-вторых, "системоцентрический" подход должен все же предусматривать практическую реализацию, поэтому на первый план развития системотехнических основ моделирования в КСАПР ИЭВТ "выдвигаются следующие задачи:

1) выявление и описание наиболее общих системных характеристик и закономерностей (САПР - О.М.), не зависящих от конкретного типа технических комплексов;

2) разработка экспериментальных методов, позволяющих с достаточной достоверностью при приемлемом объеме затрачиваемых ресурсов оценивать теоретические концепции;

3) формирование обобщенных критериев частных типов систем и разработка методов реализации принципов системотехники при создании и использовании конкретных образцов систем" С 39 ].

в соответствии с данными системотехническими постановками задач автором разработаны подходы к их решению, содержательная формулировка которых заключается в следующем [А13& ]:

1. Центральная концепция состоит в том, что модель ИЭВТ есть сложноструктурированная система, состоящая из взаимодействующих подмоделей, отличающаяся от реальных, например, технических систем ¡'чртуамьностью многих подмоделей, эксплицитно актуализируемых только на отдельных фазах и/или уровнях модельного эксперимента в кош-г^тных ситуациях и для конкретных целей. Следствием отого ярл>!ется необходимость предусмотреть в КИМ возможность реализации

достаточно разнообразных подмоделей и механизмы расширения их состава и проведения с интегрированной моделью эффективного вычислительного эксперимента.

2. Теоретические основы организации интегрированного моделирования должны включать математический аппарат, с одной стороны, достаточно полно и состоятельно [ 6Ц ] отображающий модели предметной области (или нескольких "Подобных" предметных областей), а с другой стороны, образующий единую теоретическую базу интеграции моделей к средств интегрированного моделирования.

3. Концептуальные и теоретические основы должны предусматривать их конструктивную реализацию в виде эффективных мифологических структур баз данных и знаний, алгоритмов преобразования, контроля, управления и вычислений, эффективных структур смл и КИМ, организации диалога, информационных интерфейсов и т.п.

В совокупности эти положения предопределяют идейную основу обобщенной конструктивной теории интегрированного моделирования (ОКТИМ), предусматривающую параллельное и совместное рассмотрение двух объектов - модели и моделирующей системы.

С целью анализа наиболее общих закономерностей и системных характеристик целесообразно осуществить системную декомпозицию традиционного синкретического процесса проектирования на функционально-специализированные подпроцессы и последующую интеграцию раздельных модельных представлений и этапов в единую интегрированную систему моделей и технологию моделирования. Выделим в проектировании как сложном системном процессе четыре фундаментальные Функции, осуществляемые через соответствующие подпроцессы С А') ,125]: генерацию, исследование, верификацию и координацию (рис. 2.1).

Генерация - иерархическое итерационное порождение все более детальных описаний объектов от системного до топологического уровня, нацеленное на достижение заданных свойств, наибольшую концентрацию идея выделения генерации в отдельный процесс получает в автоматических системах типа кремниевых компиляторов. Генерация порождает принципиальную функционально-структурную модель объекта.

Исследование - опирается на воспроизведение Функционирования проектируемого объекта и обеспечивает выявление рассогласования Функционально-динамических свойств объекта с "эталонными", как анализ необходимых условий его реализуемости, а именно - принципиальной реализуемости.

Верификация - контроль норм и ограничений проектирования; обеспечивает выявление рассогласования проектных и нормативных значений электрических, топологических и других параметров и осуществляется как анализ достаточных условий реализуемости объекта, а именно - Физической реализуемости.

Исследование и верификация часто объединяются и практически полностью реализуются как подпроцессы обобщенного процесса моделирования, в целом предназначенного для исследования необходимых и достаточных условий реализуемости.

Координация - селективный отбор генерируемых версий проектируемого объекта и управление генерацией. В процессе координации формируется и осуществляется выбор реввиий о направлениях доработки (развития) объекта для устранения рассогласований, выявленных моделированием.

Выделив комплекс задач моделирования различного назначения и этапов, можно осуществить рассмотрение моделирования, в САПР как целостного системного процесса.

Для решения этой задачи сформулирован ряд утверждений и определений [ЛЬ;,:.1.? ].

Утверждение 2.1. При осуществлении любых операций с объектами

в контексте решения задач проектирования, моделирования и управления всегда и в полном составе непосредственно либо имплицитно используются системоопределяющие понятия-концопты, включенные в следующий кортеж:

СБ = {I, Е, К, Р, М, Т), ' (2.1)

где СЭ - сложная система-объект; Ъ - цели назначения;^ -критерии эффективности; Г - Функции (и свойства); Р - процессы;'М -морфология (структура); Т - время.

Кортеж (2.1) в указанном контексте применения будем называть канонической формулой сложной системы (КФС).

Утверждение 2.2. В общем случае, все концепты КФС суть динамические системы, т.е. системы, изменяемые и изменяющиеся во времени .

Утверждение 2.3. Две системы СБ и СЗ частично (полностью) неразличимы и принадлежат к одному классу, определяемому подмножеством (полным множеством) концептов КФС, неразличимых в пределах эксперимента с одинаковыми условиями для СЭ^ и СЭ2- Понятие "одинаковые условия" определяется аналогично и рекурсивно.

Для подтверждения справедливости этих утверждений имеются весьма веские эмпирические и теоретические основания. Однако для дальнейшего анализа из данных утверждений достаточно установить, пусть даже в качестве гипотезы, что системы СБ! и СБг в определенном выше смысле сомоделируемы [64 ]. Именно это 110403406 качество достижения сомоделируемости и полагается в основу замещения одной системы, например, СЭ^, другой системой, здесь СЁ2, с получением от этого замещения определенных преимуществ. Главное преимущество состоит в получении принципиальной возможности экспериментировать с С32, исследовать ее. Именно в этом случае СЭг становится моделью для СБ!.

Системные характеристики роли концептов КФС при создании моделей СБ^ (системы-прототипа, или ргоСБ) имеют существенные различия и заключаются в следующем.

Цель Ъ рассматривается как интегрирующий концепт, выражающий и предопределяющий целостность организации и функционирования СБ. Именно цель выражает супераддитивность свойств системы по отношению к ее членениям и.ыО •

Критерии Е в совокупности эксплицируют содержание цели, устанавливая связи между оценкой степени достижения 2 и оценками учитываемых функций и свойств Р.

функции (свойства) Р рассматриваются как дезинтегрирующие концепты за исключением тривиального случая отождествления цоли с Функцией объекта. Именно уже одна только постановка задачи выделения, описания и тем более оперирования с некоторым отдельно взятым свойством объекта, с какой-либо, его функцией, приводит фактически к новой ситуации, соответствующей Утверждению 2.3, когда ргоСС, континуальная в общем случае по составу свойств, замещается некоторой моделирующей системой СБ , неразличимой с ргоСЗ именно по выделенному свойству (свойствам). Примем в качестве промежуточной схемы представление о том, что при задании (выборе, построении) модели рассмотренным способом происходит отображение, "проецирование" реальной ргоСЭ в "функционально-специализированное" моделирующее "пространство" (ФСП) с "фильтрацией", т.е. со "стиранием" или ослиблениам всех иных свойств, которые не воспринимаются и/или не могут быть эффективно переработаны в данном ФСЛ, и, напротив, с усилением вплоть до полного доминирования единственного или нескольких свойств, воспринимаемых и эффективно перерабатыьаа-

мых в этой ФСП.

Процессы Р есть изменения свойств proCS. При этом могут рассматриваться и изменения всех концептов КФС.

Морфология М представляет декомпозиционное членение объекта на определенным образом выделяемые взаимосвязанные компоненты (подсистемы, элементы) в каждом ФСП или в обобщенном, в том числе реальном, пространстве. Обычно декомпозиционное представление объекта в некотором ФСП называют структурой 3. Морфологию образует совокупность структур различных ФСП.

Время Т в общем случае является моделируемым концептом, по крайней мера, в- соответствующем ФСП, при этом шкалы модельного и реального времени могут не совпадать в Процессе эксперимента. В дальнейшем время в КФС указывается явно только при необходимости.

Заключая данный Фрагмент, отметим следующее: любой концепт КФС может рассматриваться и изучаться как сложная система; любое ФСП может рассматриваться как система, состоящая из нескольких иначе определяемых ФСП, т.е. может быть представлено определенной КФС. При этом формально могут быть образованы и практически использованы любые сочетания компонентов кортежа (2.1), дающие те,или иные членения КФС. Эти варианты, а также любые их детальные раскрытия могут быть отмечены и упорядочены. Для этого можно ввести символическую индексацию и рассмотреть при необходимости индексированное множество вариантов КФС^. = {...},* спроецированных с помощью "<А -фильтра" представлений системы. В принципе применение Л -индексации осуществлено Дж.Клиром [ 2Н ]. в настоящей работе представление proCS с помощью КФС развивается в концепцию полимодели для разработки технологии интегрированного моделирования [А2,125.п<,<34.

Определение 2.1. Технология интегрированного моделирования (ТИМ) - совокупность методов, средств и процессов Функционально-динамического моделирования ИЭВТ с учетом развития моделируемого объекта и его взаимодействия с другими объектами на интервале жизненного цикла (ИЖЦ).

Существенным в этом определении является направленность на обобщение в единой системе комплекса моделей, используемых на различных этапах ИЖЦ ИЭВТ. Другой конструктивной идеей является разработка концепции системного развития не только применительно к моделируемму объекту,, но и к КИМ, определяемому в этом контексте следующим образом.

. Определение 2.2. Комплекс интегрированного моделирования (ким) развивающаяся совокупность проблемно- и объектно-ориентированных систем, базирующаяся на едином методическом и информационно-математическом обеспечении и предназначенная для реализации ТИМ.

Существенное в этом определении - фиксация- необходимости разработки стандартизованного математического аппарата, унифицированного механизма моделирования. Это должно обеспечить совместимость моделей и сопоставимость результатов моделирования, а также возможность создания необходимых проблемно- и объектно-ориентированных систем на Сазе единого методоориянтированного ядра.

Важнейшими принципами, определяющими теоретическую основу для раализяции концепции системного развития ТИМ и КИМ на бале единого мотодоориентированного ядра, являются следующие.

Определение ,2.3. Принцип полимодельного отображения объекта в

КИМ придуематрнсает разработку классов стандартизованных описаний, льлйющичеа инвариантными длг, примятых классов ИЭПТ и принятой ТИМ. Cito могут, бить, прежде всего, описания объекта з структурны*, Функ ционолышх, констгукциошшх (топологических) I' других предитаи-лони их - каркасах. Каркас является математической экспликацией

понятия -¡СП.Между каркасами должны быть определены взаимные отображения , что позволяет в целях исследования достаточно полно представлять целостный объект в различных аспектах.

Теория полимодельного отображения определяет . сигнатуры и аксиоматику комплекса каркасов, обеспечивающих проецирование целостного объекта в функционально-специализированные модельные пространства КИМ. При этом могут создаваться принципиально различные полимодели в двух планах: при аспектной декомпозиции (по. "горизонтали") и при репрезентативной декомпозиции (по "вертикали"). Первая полимодель прежде всего отражает различные свойства объекта моделирования, а вторая - охватывает представления о средствах отображения и преобразования объектов в КИМ (рис.2.2). Практическая ценность этого подхода состоит в том, что на этой основе могут §ыть разработаны средства аспектно-полного стандартизованного представления объекта в базах данных и базах знаний КИМ и развиты минимально избыточные взаимодействующие средства исследования и верификации .

Определение 2.4. Принцип полипроцессной имитации предусматривает реализацию фазовой декомпозиции каркасов, например, в координатах этапов жизненного цикла объекта как переходов каркаса в процессе синтеза и моделирования из одного макросостояния в другое и реализацию имитации как переходов каркаса внутри макросостояния под воздействием внешней среды или "внутреннего генератора". Могут создаваться принципиально различные полипроцессы в двух планах: при имитации двух и более (взаимодействующих) подпроцессов в одной фазовом сечении и при совместном использовании моделей,'принадлежащих различным, как правило, смежным фазам (рис, 2.3). При этой жизненный цикл полимодели получает следующую интерпретацию: модели практически всех видов имеют ограниченный жизненный цикл; объем отдельной модели (и полимодели) растет от некоторого, начального до наибольшего, обусловленного требуемой полнотой анализа, и затем использование модели либо прекращается, либо продолжается с частичным замещением моделью следующей фазы или даже нескольких последующих фаз. Принцип полипроцессной имитации закрепляет в КИМ представления об объективной полиморфности и гетерохронности процессов синтеза и анализа и внесте с принципом полимодельного отображения нацеливает на разработку функционально полных и в то же время стандартизованных способов осуществления имитационных процессов.

Пример развертки полимодели ИЭВТ в САПР приведен на рис. 2.4.

Определение 2.5.. Принцип развиваемости КИМ предусматривает развитие средств моделирования в трех планах: репрезентативном, аспектном и фазовой. Во-первых, необходимо ускорить переход от автоматизации "нижних" (традиционных) уровней репрезентации к "верхним", т.е. расширить-автоматизацию все более сложных функций деятельности человека в КИМ. Во-вторых, предусматривает расширение комплексного многоаспектного моделирования, т.е. повышение степени адекватности исследования объекта, в том числе с учетом его взаимодействия с другими системами. В-третьих, планируется распространение применения единых в основе моделей и средств с этапов научных исследований и проектирования на этапы производства, наладки, испытаний, эксплуатации, модернизации (рис. 2.5).

Принцип развиваемости направляет разработку проблемы создания ТИМ на поэтапное наращивание возможностей КИМ и предусматривает осуществление их управляемого развития как сложных систем, охватывающих моделирование объекта на всех этапах его жизненного цикла. КИМ становится компонентом, замыкающим системные обратные связи, при этом возникают информационно-обеспеченные контуры эффективного управления созданием и применением ВКСУПО в КСАПР, артома-

тиэации технологической подготовки производства (АСТПП), производства, системах комплексной автоматизации наладки, технического обслуживания и модернизации (СКАНТОМ), в автоматизированных системах испытаний (АСИ).

Следующим иагом на пути решения Проблемы Р1 должно быть принятие определенной методологической концепции с целью установления конструктивной процедуры интеграции моделей.

Сложность решения Проблемы Р1 существенно предопределена гетерогенным составом полимодели и гетерохронным характером их применения. Эти факторы побуждают вести разработку подходов к интеграции на нескольких уровнях, применяя различные механизмы интеграции. Состав основных компонентов полимодели ИЭБТ приведен на рис. 2.6. Условно на рис. 2.6а полимодель представлена двумя частями: моделями функционирования, обеспечивающими исследование необходимых условий реализуемости, и системно-интагративными моделями. Далее, на рис. 2.66 последние также представлены двумя частями: модели назначения - для исследования необходимых и достаточных условий реализуемости (с использованием оптимизационных, сатисфакционных или иных критериев выбора), и "конструкционными" моделями - для исследования достаточных условий физической реализуемости (см. 2.1, рис. 2.1 и 2.4). Ясно, что все эти модели принадлежат различным ФСП. Автору неизвестны практические реализации САПР, а тем более КСАПр ИЭВТ, в которых на основе определенного интегрированного информационно-математического обеспечения поддерживается "сквозной" процесс моделирования хотя бы всех тех задач, которые указаны на рис. 2.6, что, по сути, и отвечало бы концепции технологии интегрированного моделирования.

Разрывы между постановками, данными и результатами задач даже в одной САПР приводят к дополнительным ошибкам и потерям времени. Крупным недостатком является "следствие": отсутствие преемственности в применении ранее наработанных моделей даже при проектировании однотипных изделий. Напротив, создание такой преемственности в КИМ (рис. 2.7) позволило Ьы.кардинально ускорить разработку новых моделей ЭВМ одного типа, обладающих одним из наиболее фундаментальных свойств в современной практике создания ЭВМ - свойством совместимости моделей.

Ограничим дальнейшую детализацию рассмотрения моделей ИЭВТ, приведенными в табл. 2.1.

Репрезентативная декомпозиция полимодели ориентирована на организацию представления данных и знаний (д>ис. 2.2). Отметим, что уровни 2 , Р более ориентированы на поддержку деятельности пользователей в ФСП, "систамноориентированы" и опираются на общесистемные знания. Уровни Р, Э являются носителями специальных "предметно-ориентированных" знаний. Информационный обмен между различными ФСП и. уровнями ФСП , как интеллектуальными системами Ь?,62], осуществляется, в обобщенном определении, текстами. Дальнейшие построения существенно опираются на следующее утверждение [И,(2,сч].

Утверждение 2.4. Любое сообщение, передаваемое в полимодели, может быть представлено как текст в языке определенного ФСП.

Тогда любое преобразование в данном ФСП[. и цепочка обмена информацией между ФСП* , ФСП£, и ФСП^ может иметь вид, приведенный на рис. 2.8. Здесь важную роль играют преобразователи а«; , 111) иЩI , осуществляющие "перевод" текста с одного языка на другой и называемые (в широком смысле) трансляторами. Существенной особенностью приведенной простой схемы является, тем не менее, кардинальное усложнений ее структуры с ростом п - числа различных ФСП, т.к. очевидно, что в общем (наихудшем) случае при необходимости установления между всеми ФСП прямых и обратных трансляций общее количество трансляторов равно п(п-1). Известный способ интеграции в САПР раз-

Т|£»М 2.1

кптмаоми тама гг+ретм тстро»с1» КО 10

N 1 1и модна Эти Э11П1 !П» Таа «меда

•/(1 арсспароааам

11 1 ПлНунаднг Сктт»! Ьришп 1. Г||Нгми

1 1 ааяьааа (стрртгр«»» (мигшип састсм! 7. Иксомп) обсттмаааа»

)» __у 1 3. Расмреаааа сеть 1гтр>

2 1 И 1 Ииро^ащю- Састппт! Уарампа» рааптпя .1. Кпгашпшш

! К 1 шии иягер*Г№«с- (нх^иап имоиа- (гайтан)

1 II 1 »11 тм! .2. Аагоратмчкам

:« 1 3. Гкирнш сш 1атра

1 0 1 .4. Слеаата»

"■*•*» и з: и 1 «?«ии»нк- ИоГИМСп! ■татаи ♦рнцнлароы«» 1. Рагапрсаш аарамч

1 р 1 1И с рггю» гзв«1сти» 2. Крртаю&ипааа мрар-

1 0 1 аачкааа

11 I 3. Урсааа затпаог»

1 * 1 Ьии

1 и 1 .4. Сммаааи

—1 я 4 1 Е —— Щирг+тяпн- кгпк»! I Вт?«<отг1 мтнгао! .1. Ьатааыпго уроааа

1 ) шш ППЯППК111 (он а шпррш 2. Урмм трааштвро*

1 1 (аогачасма)

1. 1 .3. Урома траааасторл

1 1 (маатрпкиа!

1 I .4. Смааааа»

■1 5 1 Нина Н1П- 1» этаа» Втравлаа састетл • 1. Логакг-аармтаостааа •

I •кт1, ут%- ТШ1ЧСШ1 ртаа! СП)

I Ч11КП ■ 2. Ижяп м №паоаааь-

1 1П/ЧКТ1 Ш МЧ1М1

1 3. |м)1аатгрпа кяпкрюа*

1 ■а«

* !

^ I Знача т»и- |т>г> аротг- 4ор«аро>пп вСаш Ь Тпрпаыгагром

I 41111 тароыааа састт (мрватакташ)

1 .2. Кяаташмо-агрми

личных ФСП заключается в разработке такого одного языкаЗСг , который бы объединял "частные" языки ип предоставлял возможность каждому ФСП "работать" только с необходййыми'а^Г^огда общая схема яэыкоьо-интегрированной САПР могла бы в пределе иметь вид, соответствующий рис; 2.9. Здесь количество трансляторов равно 2п. Именно эта цель стоит перед новыми и новейшими языками, разрабатываемыми для САПР как "ёдиный", "наиболее полный" и т.п. "стандарт", например, язык УНМ, [6?,6« ]. Однако, до настоящего времени известные попытки создания интегрированного языка не дали ожидаемого эффекта. Есть основания утверждать, что дало в супераддитивности, эмерджентности языхаЗбг, невозможности (?) его создания в вида формального объединения "частных" языков при достаточно большом п, т.к. обобщенный язык , обладая, в соответствии с КФС (2.1), собственной организацией, быстро становится громоздким и "неудобным" для создания "простых" трансляторов вида И.и • ^

Еще одним фактором, препятствующим развитию концопцииЗ-т, является проблематичность эффективной практической (программной) реализации в среда "универсальной" ЭВМ, т.к. все развитые языки широко используют описание параллельных процессов, управление потоками событий и другие внутренние механизмы, неадекватные физической организации вычислительного процесса в "универсальной" ЭВМ.

Таким образом, рациональная интеграция должна носить сатисфак-ционний характер [ 20 ], удовлетворяя некоторому компромиссу требований.

Вполне естественным в связи с этим является принятие на дальнейшее в качестве отправной посылки следующих двух утверждений.

Утверждение 2.5. Рациональная интеграция осуществляется на кластере "близких", сомоделируемых языков.

Утверждение 2.8. Эффективная реализация языкаоС^для кластера) достижима, если моделирующий процессор сомоделируем сЭ?£. такой процессор будем называть моделирующим процессором с адекватной архитектурой (МПАА), а сам язык - языком прямого исполнения (ЯПИ)*.

2.2. Основа тензорной методологии интеграции моделей. Существует "разрыв между потребностями описания изучаемой реальности и разработанным математическим аппаратом (в нашем контексте следует рассматривать математический аппарат средств моделирования - о.м.). Естественно ожидать, что именно этот разрыв является тем самим противоречием, которому суждено повлиять на ближайшее развитие познавательных свойств науки... Выбор той или иной теории определяется, как правило, простотой и содержательностью системы аксиом, с одной стороны, и полнотой описания изучаемых объектов - с другой". При этом, "когда процесс познания не ограничивается непосредственно данным в наблюдении, когда исследователь отказывается от догматизации <<бритвы Оккама>> и готов опираться на рациональные теоретические конструкции, познание предмета существенно обогащается. Наблюдаемый объект может быть совсем не изоморфен его модели, их общность определяется общностью воплощаемой и них теории" [ 64 ].

Именно цели создания базовых теоретических конструкций отвечает привлечение тензорной методологии. Воспользуемся следующими определениями теории - концептуальным и конструктивным. "Теория -это в сущности идея, воплощаемая в своих моделях. Даже если модель есть математическая абстракция (упорядоченное множество, алгьбраи-

»Термин ЯПИ введен в:К1упп М.,7. Ноеуе11 С,. И. ЕхесиНоп агсЫ-1ео1иго ; Иш ПЕГАгап ехрог1тап!//1ЕЕЕ Тгапв. СотриЬ. - 1383, у.Зц, Н 2-Р.1&6-175.

ческая группа и т.п.). она все равно есть более <<материальный>> объект, чем воплощенная в ней Теория. В Теории есть отношения и их свойства (аксиомы и теоремы), но нет еще множества, где эти отношения реализованы. Теорией будем называть множество формул {а} без свободных переменных в сигнатуре Бе=[1и} вместе с набором {с^} правил вывода. Теория - это кортеж

ТЬ=<^ ,М . (2.2)

Формулы и, входящие в определение теории, называются аксиомами теории ТЬ. При сопоставлении теории с некоторой моделью в той же сигнатуре аксиомы теории становятся высказываниями о модели.

Модель М называется моделью формальной теории ТЬ, если: 1) сигнатура модели совпадает с сигнатурой теории; 2) после интерпретации каждого имени отношения в ТЬ как одноименного отношения в М каждая аксиома теории становится истинным высказыванием, т.е. выполняется для данной модели" [64 ].

В нааем контексте основополагающая концепция состоит в выявлении любых объектов, относимых к классу ДЦС, установлении методов и свойств взаимного отображения представлений объектов, построении каким-либо способом некоторого интегрального представления, инвариантного относительно реальной физической природы объектов и эффективного с точки зрения осуществления имитационного вычислительного эксперимента.

Есе последующие описания будем считать кибернетическими (К) моделями как математической (И) экспликацией лингвистических (Л) моделей исследуемых объектов и моделирующих средств в соответствии с фундаментальной "формулой" [64 ]:

МОДЕЛЬ к = МОДЕЛЬм ДЛЯ МОДЕЛИ^ . (2.3)

Эта "формула", прочитанная в направлении от МОДЕЛИл к МОДЕЛИм охватывает два крупных этапа в создании средств моделирования (а по аналогии - и их применения), а именно:

1) разработка формальных моделей и языков моделирования для представления описаний исследуемого объекта в моделирующей системе и описаний средств моделирования;

2) разработка комплекса алгоритмических и машинноориентирован-ных моделей для реализации нычислиголъиого процесса.

В дополнение к этим подготовительным определениям необходимо привести основные принципы конструктивной математики [31 ].

конструктивная математика интересуется лишь конструктивными объектами, их свойствами и отношениями между ними. Само понятие конструктивного объекта не определяется, а только разъясняется на примерах. Так, например, конструктивными объектами могут быть приняты тестовые и эталонные векторы моделируемого вычислительного узла, конструктивной функцией - алгоритм преобразования тестов'в результаты и сравнения с эталоном (моделирование), способ образования более крупной модели путем сопряжения двух подмоделей по определенным (конструктивным) правилам и т.п.

Конструктивизм допускает как переход к весьма абстрактным обобщениям математических структур, так и отказ от введения и использования (особенно при практических ограничениях такой возможности) строгих аксиоматических основ в некоторой теории.

В основу конструктивного подхода полагаются тем не менее достаточно сложные абстрактные принципы:

1) принцип абстракции отождествления - несмотря на невозможность обоснованно представить исчерпывающий список аксиом и соглашений, благодаря которым можно строить те или иные модели, постулируется конструктивная возможность составления (описания) и исполь-

гования моделей, подтверждения ии адекватности и корректности;

2) принцип абстракции потенциальной осуществимости - при построении моделей и алгоритмов моделирования отвлекаются от того Факта, что за реальное срамя модельного эксперимента возможно получить только ограниченную реализацию, и допускают, что потенциально некоторый алгоритм действует правильно на неограниченных наборах данных'и в неограниченном времени;

3) принцип конструктивного подбора - при проведении модельного эксперимента на основа принятых критериев истинности можно найти искомое значение переменной для доказательства выдвинутого суждения за ограниченное время путем постепенных проверок все новых и новых значений переменной либо отклонить гипотезу об истинности данного суждения; сокращение объема перебора имеют целью методы построения эффективно-вычислимой Функции.

Фундаментальную роль в конструктивной математике играют порождаемые множества, определяемые посредством следующей системы правил:

1) фиксируются исходные конструктивные объекты, т.е. задается список основных объектов;

2) фиксируется правила, по которым строятся новые объекты из уже полученных;

3) фиксируются условия, налагаемые на построенные объекты.

Соединяя определение ТЬ с концепцией конструктивизма, будем

называть каркасом [ ЬН ] теорию, в которой определено базовое, порождаемое множество (например, класс моделей ), т.е.

К=<<М,сА>,%г ^ (2.4)

где <М,Л > - базовая модель а сигнатуре ¿31 ; - сигнатура,

не имеющая общих имен отношений с сигнатуройЗ^ ; И - аксиоматика, в которой используются имена отнопений как из , так и изЗдг . Далее, состоянием каркаса называется модель Мд=<м,р,> в сигнатуре функции Л совпадают на сигнатуре и выполняется аксиоматика 1С .

Именно в смысле определения (2.4) можно перейти к "лингвистическому" представлении теории в виде

ТИ^^и.Ь'Х , (2.5)

где^ - язык, в котором определена теория, и который, эксплицируя семантику понятий через их обозначения, включает объем понятия класса всех объектов, представимых в этом языке, т.е. содержит "модели" Мд, , которые можно назвать обобщающими, "инвариантно" представляющими любые частные модели Мд .

Фактически большинство прикладных теорий имеют вид (2.4) или (2.5). Эти определения упрощают задачу сопоставления теорий, их объединения, или, напротив, дифференциации, например, на специализированные направления.

Дополнительно отметим, что модели <М,]Ъ > являются текстами, и что понятие "язык" и "текст" могут иметь весьма широкий смысл, например, текстом являются принципиальные схемы моделирующего процессора; текстом является описание объекта в терминах моделирующей системы; текстом является описание объекта моделирования в терминах предметной области, к которой он принадлежит и т.д.

Важно обратить внимание на то, что в развитой теории "частные тексты" вполне очевидно сомоделируемы с определенным инвариантным содержанием теории, ее языка, класса объектов теории. Представляется целесообразным зафиксировать фундаментальный характер этой парадигмы и использовать в дальнейшем применительно к задачам ОКТИН.

С этой целью введен конструктивные определения тензоров и тон-

эорного исчисления.

Определение 2.6. Тензорами или тензор-моделями (ТМ) будем называть математические объекты, имеющие сложное строение и конструктивно задаваемые двумя компонентами: 1) "объектным" порождаемым множеством (017М), характеризующим собственно тензор-объект; 2) "координатным" порождаемым множеством (КПП), характеризующим связь представления этого ОПМ при переходе от данной (исходной, базовой) системы координат к иной.

Определение 2.7. Тензорно-иинтационным исчислением (ТИН) будем называть конструктивный аппарат, обеспечивающий: 1) задание ТМ в соответствии с определением 2.6; 2) осуществление преобразований ТМ с целью эффективного представления их в некоторых выбранных системах координат (в данном ФСП); 3) осуществление в ФСП эффективного вычислительного эксперимента.

Применительно к разработке элементов и устройств вычислительной техники нетрудно видеть, что тензор-моделью проектируемого устройства является его конструктивное описание, заданное, например, конечно - автоматными таблицами переходов я выходов; алгоритмическими моделями; функциональной схемой и т.п. Преобразование (трансляция, возможно, с оптимизацией) этих ТМ имеет место в САПР с целью построения представления ТН в ФСП, например, для функционально-динамического моделирования; синтеза тестов; топологического проектирования; оценки надежности и т.п. После этого главным становится проведение в САПР с этой "координатизированной" ТМ эффективного вычислительного эксперимента.

Главная идея тензорной методологии заключается в разработке и выборе единственной (в идеале), наиболее эффективной (простейшей) системы координат для представления ТМ с целью всестороннего ее исследования средствами ТИИ соответствующего ФСП. Необходимо определить общую технологическую схему' применения тензорной методологии в ОКТИМ.

Определение 2.8. Под технологией ТИИ будем понимать последовательность этапов проведения преобразований, позволяющих создавать и использовать тензоры (модели и моделирующие системы, построенные в соответствии с данной технологией) для исследования ДДС (табл. 2.2).

Б это понятна входит совокупность средств САПР, включающих теоретическое, алгоритмическое, программное, аппаратное и иные виды обеспечения, которые позволяют реализовать ТИИ.

Обобщенная схема построения и применения моделирующей системы может иметь следующий вид:

Кл ' Кмс К^

\

(2.6)

---V \---.----'

пост^ар.нис моделирда- моделирование

счг.чгч-1 и \

где - прототип, проецируемая в К*, в виде Мр система;

Кл=' О К д. - теория отображения в языках соответствующих каркасов исходной и результирующей информации о СЗ;?срСЗ - репродуцированная СЗ по результатам моделирования, точнее, информация, отождествляемая с представлением о целостной СБ-прототипе и представленная в виде И Й, ; Кмс и ММс ~ теория и базовая "модель моделирующей систе-

Таблица 2.2

Организация средств моделирования на основе ТИИ

NN этапа

Содержание этапа

Назначение этапа

Выделить совокупность ДДС, сомоделируемых по аналогии протекающих в них процессов и структурных отношений, в один класс

Построение обобщенной ТМО и обобщенной ТМС данного ФСП полимодели

Выбрать среди этих систем одну в качестве эталонной или разработать таковую, например, в абстрактном или алгоритмическом виде, для которой разработать единое ТИИ, объединяющее функционально-структурные и метрические представления и преобразования данного ФСП

Осуществить прямое преобразование (проецирование) описания исследуемой ДДС, приведя его в соответствие с требованиями ТИИ данного ФСП

Исследовать полученную модель средствами ТМИ, реализованными в определенном вычислительном процессе в данном ФСП, независимо от того, какова природа объекта, отнесенного к данному классу СДС

Настройка ТМС для моделирования конкретного объекта САПР

Реализация вычислительного эксперимента моделирования

Провести обратное преобразование (репродуцирование) представления ТМО из ТМС в в представление соответствующей предметной области

1

2

3

4

5

мы"; - трансляторы, причем ий« , если СБ не являет-

ся формальной моделью некоторого промежуточного этапа в САПР, реализз^—тотся в настоящее время исключительно человеком.

•Далее каркас будем отождествлять с егб реализацией, например, каркас - это "язык" графического редактора для ввода принципиальных схем; каркас - моделирующий процессор; помня лишь, что аксиоматика каркаса как теории присутствует в его реализации всегда - имплицитно, и нередко - эксплицитно. Например, при вводе схемы в графическом редакторе либо при трансляции введенной схемы в СМП осуществляется разнообразный синтаксический контроль, т.е. проверяется выполнение аксиоматики соответствующего языка.

Теоретическую основу ФСО средств моделирования составляют .разработка и исследование теорий К,^ и Кцс , трансляторов типа и Йз . машинноориентированных алгоритмов М,^ и ммй с обоснованием их вычислительной эффективности. Прикладные аспекты должны представлять собой практическую программную,^и аппаратную реализацию идей, заложенных в организацию КЛ. , Кмс , ,Й3 , м л. и Нмс с проведением экспериментальной проверки ожидаемой эффективности.

С учетом изложенного и интерпретируя в контексте работы некоторые положения из [Л!>6], определим научное содержание проблемы ФСО

КИМ как формирование конструктивной формализации описания объектов, процессов и средств моделирования в категориях: 1) совокупности моделей исследуемого объекта (полимодели); 2) установления отношен ний между моделями и базисом системных свойств; 3) отображения объекта моделирования в языках и вычислительно-имитационном процессе .

Несмотря на то, что принципы, рассматриваемые в данной работе, сформулированы автором независимо, их истоки близки, по-видимому, к тем, которые были в основе идеи, высказанной Г.Кроном [2.8 ] и далеко еще не исчерпанной и не полностью востребованной в прикладных исследованиях: "...Сделана попытка использовать одинаковый метод рассуждения, единый способ расчленения как для анализа, так и для решения как можно большего числа задач. Однако, элементарные ячейки, из которых строится исходная (примитивная) система, радикально отличаются друг от друга, и выбор этих элементарных ячеек требует широких основ знаний в различных областях науки. После этого способ соединения элементарных ячеек, получение различных типов решения по частям и метод объединения этих решений становятся идентичными. Это многообразие элементарных ячеек, сочетающееся с идентичностью методики анализа и решения различных задач, автор называет общим методом решения прикладных задач... функциональное разделение каждой подсистемы с использованием тензоров аналогично разделению Функций каждого независимого подразделения на закупочные, технические, обрабатывающие, сбывающие и т.д.".

Принципы интеграции моделей в КИМ сформулированы в . В

результате интеграции должно быть сформировано единое методоориен-тированное ядро (возможно, для нескольких ФСП), алгоритмизация и разработка машинно-ориентированных моделей которого имеют целью создание высокоэффективных моделирующих средств, и в первую очередь, - специализированных моделирующих процессоров.

Архитектура ядра как тензор-объекта формируется методом сопоставления и обобщения инфологических структур потоков данных и процедур имитационных моделей, применяемых в различных проблемно-ориентированных системах. Дальнейшее изложение ориентировано на ДЦС и развивает схему (2.6) в схему:

T^Ki---^->

(2.7)

PobjK' " • Pc-UjNU

где F^i. обозначает проецирование р"гоС£ в i-e ФСП; каркас К^ определяет правила построения моделей и управление моделированием в ФСП:. ¡¿tu- структуризация, определяющая в известных к'; инфологи-ческую организацию мdU ;Tip¿. - типизация, устанавливающая наличие "наибольшего" типового мифологического фрагмента вИ*1 по отношению к , '¡-с ; совокупность каркасов образует многосистемкое (полимодельное) отображение ръоСЗ в системе моделирования - поликаркас к' ; совокупность базовых моделей M<*i, образует полиморфную модель PoLy Мл , не. сопрягаемую в единую модель из-за исходной семантико-синтаксической несовместимости каркасов K'¡. ¡МАО - ме-тодоориентироЕанное модельное ядро, содержащее инвариантный набор инвариантный набор механизмов моделирования BpoLyMc«. .

Модельное ядро представляет собой функционально-полный

набор взаимосвязанных инвариантных преобразований, стандартно присутствующих в моделях К ¿i, , Leí.ü • Наличие такого ядра позволяет

экономно достраивать ого и получать требуемые проблемно-ориентированные средства моделирования с возможность» стандартно сопрягать модели одного типа с моделями иного типа и корректно обрабатывать получаемио комплексные модели, осуществлять аппаратную поддержку процесса моделирования методоориентированним СМП, ускоряющим вычисление сложных моделей.

Управление в интегрированной моделирующей среде строится по следующей схеме:

Мао Рч'г 1 .

.....>К\

Ра г ,

• 8)

Fo-г»

>к n '

где Рац - параметрическое управление преобразованиемБйр t , дополняющим ядро до полной структуры M с*, t путем присоединения к инвариантному ядру специализированных данных и процедур; Fо"г i - преобразование' функциональной ориентации, завершающее формирование проблемно-ориентированной системы KÎ , например, средствами управления и принятия решений в ФСП^ ; ftepi. - восстановление (репродуцирование целостного образа объекта>герС.Й в каркасе Kj. , например, средствами визуализации временных'диаграмм, траектории движения, взаимного .расположения объектов и т.п. В (2.8) нет разделения каркасов Kl и К'«. .

Анализ в соответствии со схемой (2.7) обширного числа средств моделирования дал следующие результаты.

1. В отличие от традиционного подхода, при котором в моделировании ДДС не придавалось практически никакого значения различиям в имитации детерминированных и стохастических процессов, установлено, что метрические соотнопения кардинально влияют на определение форматов представления информации в СМП, на объемы запоминающих устройств, на производительность СМП. Это не было существенным для программных систем, особенно работающих с числами в форме с плавающей точкой по методу узлов [SjH,«;]. Именно указанные причини привели к однозначному выделению классов СФС и СПС.

2. Установлено кардинальное отличие ДДС с динамической структурой от СФС и СПС. Модели СДС также составляют отдельный класс с целью разработки специализированных процессоров.

3. Принципиальные отличия имеют модели с "чисто" событийным механизмом имитации, транзактным (имеющим!переменный кортеж атрибутов) и "процессным" для имитации континуальных переменных. В этом, несмотря на существующее большое разнообразие методов й,»,5ь], результаты близки к полученным P.Eschenbachar*.

Поскольку вопросы организации средств моделирования для различных классов ДДС рассмотрены в гл. 3-6, здесь приведем пример трактовки тензорной методологии применительно к наиболее "ординарному" объекту - ЭВМ.

Архитектуры всех ЭВМ дают нам самый мощный пример интеграции моделей. Обладая жестко зафиксированной в конструкции системой команд, машины требуют, естественно, организации отображения описаний задач (моделей в языках) на память данных и память управления обработкой этих данных [F.Sft]. Реализуют отображения трансляторы. ЭВМ, кок правило, строились исключительно в целях наиболее быстрой

♦Eschenbacher P.W. Concept of a General Purpose MoH^l Descript-i on Language//Froc.Guromor Comput. Simili. Conf .-Chicago, July 22-21, 1985.-P.38-43.

реализации собственной системы команд. Однако именно специализированные ЭВМ, кроме этого, подчиняли архитектуру требованиям задачи, а точнее - языку и моделям представления задачи в этом языке. Спи язык всегда является экспликацией теории, как правило, синкретически представляющей теорию задачи (модели) и теорию вычислительного эксперимента (моделирования) для решения этой задачи.

Таким образом, ЭВМ реализует функциональный (а зачастую, и структурный - по прототипу) инвариант, заданный ее архитектурой, системой команд, т.е. тензором. Конкретная реализация ЭВМ в той или иной элементной базе, конструкции, сохраняющая воспроизводимость и/или совместимость, есть не что иное, как проецирование Функционального тензор-инварианта в конкретное физическое, со "своей" метрикой, пространство, то есть - координатизация тензора. Совокупность автоматных процессов, реализующих в ЭВМ преобразования данных, есть не что иное, как определенное исчисление, сохраняющее неизменным закон функционирования, то есть, - тензорное исчисление. При координатизацип возникают проблемы инвариантного отображения всех свойств системы команд. При этом метризация, как пропило, приводит, к необходимости выявления и учета контр- и кова-риаитных отображений, влияющих на скорость вычисления, разрядность данных и т.п., "согласующих" представление тензорных величин (компонентов) в различных метриках.

Далее, важно уточнить трактовку ЭВМ в совокупности с языковым разнообразием: проектировщики в КСАПР имеют дело с г.олямодель» огромной сложности, на "входах" и "выходах" которой находятся соответствующие языки, связи которых с "языком" ЭВМ осуществляют пре- и постпроцессоры (прямые и обратные трансляторы):

- — 0й .

'■(2.9)

Проектирование новых моделей ЭВМ, опирающихся на один и тот же тип микропроцессора, например, линий Intel, Motorola и т.п., есть координатизация основной, инвариантной тензор-архитектуры в различной элементной и/или конструкционной базе, не вносящей ничего нового в архитектуру из опасения утратить полную совместимость.

Разработка же проблемно- и функционально-ориентированных процессоров и устройств есть не что иное, как аппаратная реализация (координатизация в новой метрике!) принятой тензор-языковой схемы вычислений и представления данных (модели задачи). Именно этому подходу отвечают МПЛА, реализующие ЯПИ (см. стр.М ).

Промежуточной является идея создания "универсальных" ЭЕМ на принципах однородных структур, с динамической архитектурой и др. С-,,,*].

В целом (даже в крайне ограниченном объеме материала) имеются серьезные основания придать тензорной методологии практически фундаментальное значение. Ее всепроникающая роль может оказаться но менее полезной для разработки моделирующих и интеллектуальных средств КСАПР ИЭВТ, чем закономерности физики, геометрии и др. наук.

Сформулируем эти результаты в виде научной гипотезы о существовании тензора:

1) в моделировании и, шире, - в иной целенаправленной деятельности, объективное физическое содержание понятий суть тензорное отображение действительности, сохраняющее инвариантными основные

- зу -

системоопределяющие концепты, контр- и ковариантными - физически измеримые концепты;

2) всякое конструктивное (целенаправленное) преобразование, сохраняющее тензоры системы, суть тензорное исчисление.

2.3. Алгебраические основы теории моделирования. Формально-матемаТический аппарат анализа свойств тензорного исчисления применительно к организации моделей и средств моделирования строится по следующей схеме: теория - каркас- модель - категория - функтор -алгоритм - структура - конструкция. Современным математическим фундаментом качественного анализа, а также и методов преобразования, является алгебра категорий и функторов. Конкретизация катого-рийно-функгорных конструкций может осуществляться вполне традиционными (инженерными) методами алгоритмизации и схемотехнического проектирования. Нашей задачей является установление соответствия объемов понятий тензорной методологии и категорийно-функторной алгебры (АКФ); а также АКФ и понятий методов проектирования и моделирования элементов и устройств вычислительно/! техники, ограничивая, естественно, предметную область задачами проектирования ИЭВТ в КСАПР.

Итак, фундаментальной идеей организации процессов и средств моделирования является применение тензорной методологии, отправной концепцией - концепция полимодели со следующим уточнением.

Диакоптика Г.Крона [гЗ.^З] практически всеми последователями применялась в форме дуализма "декомпозиция-композиция". Вместе с тем, в [41 ] даны примеры тензор-объектов, весьма отдаленно связанных с "линейным" тензорным исчислением. Для уточнения концептуальных основ теории моделирования, особенно ввиду перспектив развития интеллектуальных средств, целесообразно подчеркнуть, что преобразования проецирования Pi;, и репродуцирования Repi. по схеме 2.7 и др. есть дуализм "дезинтеграция-интеграция". Полагаем, что только соединение обоих дуализмов наполняет содержание диакоптики Г.Крона в объеме замысла ее автора.

Следующим шагом в направлении конструктивного применения тензорного подхода является Формулируемая ниже гипотеза, обобщающая содержание работ (AyM.IM). Признавая выдающееся влияние идей Г.Крона, полагаем возможным связать имя этого ученого с основным концептом гипотезы.

Гипотеза о существовании универсальной тензор-сети (модели Крона): всякая вычислимая модель может быть конструктивно получена как результат координатизации универсальной тензор-сети элементарных дискретных преобразователей, называемой моделью Крона, содержавшей как достаточное условие универсальности преобразователи трех видов: функциональный, структурный и временной.

Иными словами, гипотеза постулирует как фундаментальный научный факт положение о том, что основу любой конструктивно построенной вычислимой модели (алгоритма, программы, устройства) составляет структура в виде сети элементарных вычислителей (в общем случае, дискретных преобразователей (ЭДП) по Глушкову В.М. L <0.22 ]), таких которые в совокупности позволяют воспроизвести три фундаментальных концепта любой КФС (2.1): функцию F, морфологию М и вромя Т.

Следует отметить [A3 ], что Крон и его последователи использовали аналоговые вычислительные устройства, а позднее и цифровые машины, для моделирования разнообразных задач электротехники, физики, проектирования сложных технических систем и устройств.

В контексте данной гипотезы и ее приложений важно поддержать и развить следующие положения [«,«36] -■

а) сетевые модели используются как эталонная структура, обеспечивающая построение алгоритмического обеспечения любой модо жируемой системы•

б) "самый трудным и наимг-иеи игуччиныи в ivnnopHoii митиди i.orun

-по-

является этап построения модели - установление аналогий и соответствия поеду понятиями, величинами и уравнениями различных исследуемых сложных систем как мэжду собой, так и с системой, выбранной в качестве эталонной".

Основываясь на приведенной гипотезе, обычно возможны дво формулировки задач построения моделей и средств моделирования:

1) прямая задача: дана теория моделирования и требуется построить модель объекта;

2) обратная задача: дана предметная область и требуется построить, теорию моделей объекта и средств моделирования.

Применительно к проектированию ИЭВТ прямая задача решается специалистом соответствующего профиля с использованием средств САПР, а именно, определенного языка описания (ввода) модели объекта .

Б нашем случае формулируется комплексная задача: дана совокупность теорий моделирования и предметных областей, требуется построить теорию интеграции моделей.

Решение этой задачи осуществляется по схеме (2.7).

При этом ключом должны служить построение и применение модели Крона по следующей методике:

1) определить порождаемое множество ЭДП;

2) представить типовые модели теорий K't в виде сомоделируемой сети выбранных ЭДП;

3) доказать эквивалентность полученного представления;

4) найти наибольшую общую модель, инвариантно присутствующую во всех сомоделируемых каркасах, т.е.Мао .

Дополнительно следует указать, что построенные таким образом частные и интегрированные модели отвечают (при введении необходимой аксиоматики) теоретическим схемам многоосновных алгебр [11,37].

Последовательное применение методики, основанной на модели Крона, дает следующие результаты.

1. Для конструктивного описания моделей Mil применена теория расширенных сетей Петри путем введения следующих еидов переходов (ЭДП): функционального f, структурного s и временного t. Каждая модель Mdl описывается сетью Петри, элементы которой имеют следующий вид: _

^ М Л кт- ■ Ji

(2.10)

где передача от ЭДП^ сигналов на другие ЭДП-f через ЭДПз осуществляется в общем случае с задержкой f , моделируемой ЭДП-).; позиции P-L , leí,i в примере означают хранение и передачу по управляющему синхросигналу (не показаны) данных в ЭДП.

ЭДП различных типов (внутри вида) "раскрашиваются" путем индексации, т.е. получаются множества ЭДП^ , ЭДП-tj , ЭДПдк и т.п.

2. Любую модель MdL необходимо представить в виде сети ЭДП, возможно, с выявлением новых типов ЭДП, т.е. с увеличением мощности порождаемого множества ЭДП. Ясно, что в интегрированной модели, особенно реализуемой аппаратко, необходимо стремиться уменьшить разнообразие типов ЭДП.

3. Доказательство эквивалентности представляет собой принципиальный этап, однако в современной математике, в том числе и прикладных ее разделах, имеются достаточные средства для репения этой задачи. Именно эти вопросы и рассмотрены далее.

4. Ресение задачи этапа 4 может быть проведено не способом поиска наибольшего точного покрытия графа, что ведет к НР-полным проблемам, а на «ном подходе, в идеале отвечающей идее тензорной

методологии и модели Крона.

Утверждение 2.7. Любая модель M^t , представленная в виде сети произвольных ЭДП с точностью до гомоморфизма может быть представлена моделью Крона, сформированной по приведенной выше или подобной методике при условии, что порождаемое множество ЭДП модели Крона образует Функционально-полный модельный базис.

Общая теоретическая, и как будет видно далее, практическая схема доказательства эквивалентности сомоделируемых теорий строится на основе конструктивного аппарата алгебры категорий и функторов Са.^Э]. Здесь в крайне сокращенном списка указаны чрезвычайно полезные и конструктивные работы и, к сожалению, оказываются не упомянутыми выдающиеся работы отечественных и зарубежных математиков по алгебре категорий и функторов.

Отметим лишь, что впервые выдающуюся роль теории категорий в развитии теории программирования и вычислительных устройств установил Ляпунов A.A. еще в 1902 г.» И только через 10 и более лет появились значительные работы [40.12] а использовавшие алгебру категорий и функторов в этих целях.

Полагая, что категорийно-функторные конструкции известны, в том числе по [зо,зв,5<, 62, бн }, приведем основные результирующие определения, допуская иногда упрощения, возможно, с погрешностями в строгости, чего при сокращенном изложении трудно избежать.

Будем считать, что базовые модели Mai и Mj.j обладают сетевой структурой, т.е. для класса узлов (вершин) Aj, и Aj такой сети установлены, по крайней мере, сетевые морфизмы itе . напри-

мер, задающие отношение следования,va также определены композиции в виде частичных (полных) путей Х(_ и Aj .

Определение 2.9. Модели Мд;. и M*j сомоделируемы, если коммутативна диаграмма

А-

Ai --v А

i-i

(2.11)

v К

д--

т.е. если У »21. , где композиция (стрелок); Т*<Ч-1,

- функтор из категории м*1 в категорию М*^ ,т.к. 1Т1 осуществляет отображение объектов А'и в А^ , а - отображение морфизмов, сохраняющее ковариаитно их композиции (для частично или полностью контрвариантного отображения могут быть дакы аналогичные определения) ,

Определение 2.10 [ Ю ]. Множество состояний и определенных на них процессов образуют категорию.

Определение 2.11 [ ]. Граф и множество путей на графе

образуют категорию.

Определение 2.12 М2 ]. Множество путей на графе с узлами, нагруженными вычислимыми функциями, и множество вычислимых (частично или полно) функций образуют категорию.

♦Ляпунов A.A. К алгебраической трактовке программирования//Проблем!ч' кибернетики. - 1952, вып.в, - С. 235-241.

Определение 2.13. модель t-Ui. = <Ai ,<0 называется подмоделью модели Hjij = <Aj,Aj> , если А:с Aj и для любого отношения R^eS^ выполняется «ij ( Л) (,в.(п>) . Тогда ¥ задает гомоморфизм модели Mcki. в модельма^ ; M*L называется гомоморфной реализацией модели

, aM<*j - гомоморфной моделью.

В приложениях M^ti называется также подсистемой, Маj - системой, У(А-и,ХО " образом системы в M^j .

Определение 2.14. Пусть Т - частичное отображение множества pL допустимых процессов Нл в множество Pj допустимых процессов в Md.j > а IT1 - частичное отображение H3Mj,t в M<Aj . функторУ называется реализующим, если для любого процесса Р из области определения отображения f" (т.е. BH^L ) определены и Т ( р ) nMj.j .

Определение 2.15 (по теореме 8.1 [2.2]). Если система Mjii. есть реализация системы H^j , согласованная с настройкой, определяемой парами множеств начальных А«I (Ал) ) и конечных A-fi. (A(j ) состояний, т.е. (Аос , A<L ) и ( Aoj ,Aij ),Т - реализующее отображение, а f и Ч" - кодирующие функции Ч>: Aat—^Aej и Ц-s Aii.—»j , такие, что для любого терминального процесса вычислений Ц , оканчивающегося в A)i , т.е. дляa^ii-^-a,;, следует 44aoi) inii) > то Функция f<A"u , вычисляемая системой как однозначное частичное- отображение изАо£ sAil , к Функций jcAj , вычисляемая .системой h«ij как аналогичное отображение из Aoj в Aij , связаны между собой отношением -foijC Ч-'о ovp-i . Если при этом реализация Мл L полна, то f^j _ о -f А <, 1 и коммутативна диаграмма

AeL--->Ан

[ (2.12)

V 4 ■ ^ '

,v. it»,j_ .

""j --7"alj

■4» Г

Определение 2.16 [ 22 ]. Если Мл1 есть реализация системы

, согласованная с настройкой, ToW<ii (частично) вычисляет Функцию/,».; , причем эта функция, однозначно определяемая системой , так же как и сама система M<*j , называется функциональной моделью настроенной системы MaL .

Определение 2.17 (по [22 ]). Основная задача проектирования дискретных преобразователей состоит в построении системы Mil , удовлетворяющей заданным условиям, по ее функциональной модели i Если эта модель задается с помощью некоторой другой системыМ¿j для которой f является также функциональной моделью, то задача проектирования может быть сведена к построэнию реализации M»j , играющей роль промежуточной (моделирующей К^).

Заключительные определения, приводящие к конструктивным процедурам для проектирования вычислительных (моделирующих) элементов и устройств приведем, в основном, по [22 ], в виде краткого изложе-жеиия.

Если в настроенной системе Cii выделены информационная подсистема Н и управляющая подсистема С, ToCiJ(vf С) называется дискретным преобразователем над И. Стандартная функциональная модель преобразователя С над Н с настройкой (А«, Ai) - это функция ■.fc i-'. a —■у I определяемая кодирующими Функциями "i в Ч-' , которые проецируют состояние ( с. , U ) дискретного преобразователя (ДП) на .М :'т'Х,-.; ~ a. , fc,i.V:Ao , '(•(c.hl - Ь I <iAi , {.hi сущест-

вует с <зС такое, что;/.,!') к Л» • И/ = {_'Н1 существу« т с £ С такое, что ( ) С Если с - огтоматный детерминированный ДП над Н с на-

стройкой (Ао I ) такой, что Лс. = {со}хН , х II , то

£сгН-»Н есть частичное преобразование множества Н. Преобразование называется оператором ■ над н. Этот вариант является основным в теории ДП, и большинство моделей реальных вычислительных устройств сводится именно к нему.

Оператор может представлять собой композицию, т.е. сеть базовых операторов. Совокупность (сеть) операторов как реализация управляющей подсистемы С образует программу. Программа является функтором, задающим и реализующим , например, как отображение категории путей переходов ДП на множестве состояний Н в категорию частично вычислимых функций (см. определение 2.12).

При этом не существует общих методов или теории, которые бы определяли выбор базовых операторов и ЭДП в модели Крона и построение алгоритмов (програмн) для реализации С. Фундаментом для организации ДП являются, преимущественно, методы анализа и, прежде всего, имитационного моделирования. Синтез остается прерогативой человека.

В связи с последними положениями приведем следующее замечание, частично оправдывающее принятый метод изложения: "возможно у математика, читающего эту работу, может вызвать недоумение отсутствие в книге, посвященной математическим моделям, теорем. Дело в том, что изложение результатов в вида теорем требует построения определенной аксиоматики, следствием которой эти теоремы являлись бы. Однако формирование какой бы то ни было системы незыблемых утверждений при построении и исследовании моделей конкретной реальности, на наш взгляд, методологически не оправдано. В данном случае речь может идти не об аксиомах, а лишь о гипотезах" [ ¿7 ].

В заключение в табл. 2.3 дани примеры соответствий между некоторыми важными понятиями проектирования, тензорной методологии и категорийно-функторной алгебры, а на рис. 2.10 приведена комплексная схема (развивающая [2.2 ]) организации данных и процессов проектирования в КСАПР ИЭВТ, а также их охвата научно-теоретическим обеспечением ОКТИМГА11е].

Подытожим изложенное в виде следующих выводов.

1. Объективным содержанием любых системоопределяющих понятий-концептов об объектах проектирования в САПР является закрепленное в них знание об основных инвариантных признаках, свойствах, назначении, организации, - в совокупности составляющих объем понятия и основу для его адекватного конструктивного применения. Это содержание остается неизменным при преобразованиях объекта, при отображениях его в различных моделях по любому из выделенных аспектов, сохраняя даже по отдельной модели представление об этом объекте, как о целостной системе.

. Вместе с тем в понятии сконцентрировано знание обо всех подобных объектах, т.е. о классе. Следовательно, понятие становится содержательной моделью класса подобных объектовГЗ/З.гч.Е?].

Именно эту инвариантную концептуальную модель целесообразно определить как тензор-объект.

2. Конструктивное целенаправленное преобразование в САПР проектируемого объекта, сохраняющее его как тензор-объект, образует тензорное исчисление.

3. Важнейшими системоопределяющими концептами являются целевые, критериальные, функциональные, морфологические и процессные. Именно по этим концептам происходит отображение проектируемого объекта в САПР. Причем первичное мысленное формирование определенного представления об объекте всегда происходит как его дезинтеграция, а не декомпозиция, и представление объекта в САПР целесообразно рассматривать как проецирование целостного объекта в функцио-нально-специалитированное пространство через "семантический фильтр", передающий в это ФСП только ту информацию о данном объок-

Таблица 2.3

Примеры соответствий понятий проектирования вычислительных устройств и программ, тензорной методологии и категориально-функторной алгебры

Проектирование устройств и программ

Тензорная методология

Категорийно-функтор-ные конструкции

Множество текстов: описаний алгоритмов, схем устройств, программ

Спроектировать устройство (программу)

Существование решения задачи проектирования

Проект (результат проектирования)

Требование ТЗ выполнено в проекте

Эффективность проекта

Изготовить устройство

Вычислить модель (решить задачу моде лирования)

Проекции фрагментов тензор-сети ЭДП (модели Крона) в языке ФСП1

Осуществить конструктивную координа-тиэацию модели Крона и представить, в языке условно-графических символов

Функциональная полнота и корректность конструктивной модели Крона

Отображение конструктивной проекции модели Крона в ФСП

Реализована заданная тензор-функция (необходимое условие)

Метрические контр- и ковариантлые тензорные величины эффективно ограничены и упорядочены в шкалах (достаточное условие).

Осуществить коорди-натизацию модели Крона в реальном элементно-конструкционном базисе

Осуществить коорди-натизацию задачи в пространстве дискретного преобразователя н реализовать ■тензор-имитационное исчисление

Конструктивное описание функторов, реализующих вычислительные функции (модели)

Построить базовую модель Мс*, каркаса, т.е. реализовать категорию

Полнота и непротиворечивость категорий-но-функториой теории дискретных преобразователей

Модель Мл построена

Категорийно-функтор-ные аксиомы каркаса выполнены в моделиМа (в пределах толерантности )

Реализован наименьший образМ^ (возможно, сатисфакционно)

Реализовать в дискретном преобразователе функторы вычислений и управления и информационную сроду

Реализовать допустимые процессы на подмножестве состояний М«г. (каркаса)

та, которая "воспринимайте!!" зтин ФСП как интеллектуальной системой

и может бить в нем эффективно преобразована. Проекция объекта в ФСП является аслектно-специализированной моделью, сохраняющей, что принципиально важно, представление об этой модели, как об исходном целостном объекте, рассматриваемом в ракурсе отдельного аспекта, что не имеет места при декомпозиции, как разделении целого на части. Проекция - это не часть, это целостное представление о том же объекте.

4. Совокупность моделей в различных ФСП образует полимодель объекта . в САПР, интегрирование представляющей сумму знаний как об объекте, так и о технологии проектирования,'т.е. о соответствующих тензорах и тензорных исчислениях.

5. Знания об объектах и технологии проектирования представляются суммой теорий, обеспечивающих конструктивность представления и преобразований объекта в САПР. Центральным компонентом любой теории является базовая модель, задающая класс допустимых представлений и преобразований в виде определенной математической структуры - базового множества с сигнатурой. Базовая модель есть "главный" тензор теории. Совокупность допустимых преобразований есть тензорное исчисление данной теории.

6. Конструктивное представление теории задается каркасом. Наглядным примером каркаса является любой специализированный язык САПР. Текст в языке задает состояние соответствующего каркаса. С понятием каркаса оказывается удобным отождествить любую программную систему проектирования или моделирования, любой моделирующий процессор. Состояние этих каркасов задает "погруженный" в каркас конкретный моделируемый объект. Между каркасами, в том числе между их базовыми моделями, могут быть заданы отображения, реализуемые, при необходимости, соответствующими трансляторами.

7. Решение Проблемы Р1 интеграции моделей требует классификации каркасов, поддерживающих полимодель САПР, исследования их исчислений с целью выявления сомоделируемых каркасов и построения наибольшего "общего" каркаса, называемого ядром полимодели (или ядром фрагмента полимодели). Методом для решения этой проблемы избрана интерпретация и замощение каждой из отличающихся базовых моделей тензор-сетью (названной моделью Крона), содержащей три вида Фундаментальных элементарных преобразователей - функциональный, структурный и временной.

Сеть строится как расширенная сеть Петри, где элементарные преобразователи реализуют переходы, а каждый фрагмент расширенной сети точно замещает один функциональный фрагмент "частной" модели. При неудовлетворительном замещении может вводиться новый тип соответствующего элементарного преобразователя.

Сатисфакционное решение этой проблемы состоит в минимизации мощности множества различных типов элементарных преобразователей указанных видов при условии неухудшения решения Проблемы Р2, что может иметь место при усложнении трансляторов из каркаса ФСП в модельное ядро и обратно, а также ввиду снижения вычислительной эффективности.

8". Важным свойством является категориальность тензор-объекта как представителя класса объектов с мптематичесхой структурой в базовой модели. Это позволяет применить компактный и точный аппарат алгебры категорий и Функторов для решения в САПР таких злдзч, как исследование эквизах^нтности преобразований , полноты и корректности предстлглемия данных.и другихсзгЛ.

Газгитие и эксплицитно? применение киктрукций клп.ч-сп'" и функтороп для разработки программно-лппарчтныч сродстг КСМ!Г :гч'Т отиечлит современней тенденции реализации ч САПР трптити-лшх про

обргэопгп'ий, ' СОХр<-'.Ь«ЩИХ ксрр»ХТ110СТ%" . С ЧГ^КСрКСЙ ГЫГЧЧИ'-НИ.' 31 огс пркрцлпч р<-.'л шапциой для каждого игс^бразсгаш-.я или для группа (композиции) преобразований "обратно:-о" пгообраэовтшия :

проверкой на "совпадение" исходных и "восстановленных" данных, а также с помощью аналогичных проверок , следующих из свойства коммутативности диаграмм взаимного отображения категорий.

Существенное упрощение возможностей анализа создает "естественная" функториальность любых сетевых структур элементарных дискретных преобразователей.

9.' Развиваемый подход создает системотехническую основу в виде тензорной методологии, поддержанной категориально-функторными алгебраическими конструкциями, для разработки функционально-структурной организации специализированных моделирующих процессоров и программных систем и совершенствования технологии моделирования в целом. Рассмотренные схемы представления систем каркасами и базовыми сетевыми моделями, схемы построения интегрированного модельного ядра (ядер), построения расширений ядра для образования проблемно-и объектноориентированных систем моделирования, - все это полностью отвечает тензорной методологии применительно к проблематике и задачам развития инструментария КСАПР ИЭВТ.

ЧАСТЬ 2. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ В КСАПР ИЭВТ

3. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ С ФИКСИРОВАННОЙ СТРУКТУРОЙ

3.1. Задачи и средства моделирования ИЭВТ в САПР. Ведущими отечественными специалистами в области создания ВКСУ ПО выработаны рекомендации по необходимому объему моделирования проектируемых элементов, устройств и подсистем ВКСУ ПО. Эти рекомендации близки к опубликованным Р.Вие1ок.* В наглядной форме и применительно к задачам моделирования аналогичные оценки содержатся на рис. 3.1.**

В гл. 1 прииедены оценки требуемой производительности СМП для решения этих задач. Известно значительное число фирм, применяющих и поставляющих СМП на рынок средств САПР за рубежом^БЛАМзИгз]. В табл. 3.1 приведены результаты оценки автором различных средств моделирования. При этом таблицу следует дополнить характеристикой состояния и тенденций развития этих средств применительно к отечественным САПР:

1) программные системы достаточно распространены; нуждаются в модернизации с -переводом в современные инструментальные среды ППЭВМ и рабочих станций с целью кардинального улучшения интерфейса с пользователем, объема и скорости моделирования;

2) СМП находятся в стадии приска новых технических решений и макетирования, за исключением разработок под руководством Сергеева Б.Г., не освоенных, • к сожалению, промышленностью для серийного выпуска; круг разработчиков увеличивается;

3) достаточно распространена практика полупатурного моделирования 1 (ПМ-1); на предприятиях электронной промышленности известно применение ПМ-2; в основном по-прежнему используются ПМ-3 и отработка опытных образцов;

4) следует ожидать развития и применения, с первую очередь, математического моделирования; весьма перспективно направление

♦ Buolow F.Verifying designs: how much simulation is onough?//ED.-

1SS0, 11 12.-P.67-69, 72.

** M.'iliniak L. System simulation still holds pre,raise//ED.-1992, H 3.-r.53,54,56-eO,S2.

ПМ-2, особенно в комплексе с математическим моделированием.

Усилия, предпринимаемые коллективом, в котором работает автор, ориентированы на развитие средств математического моделирования в КСАПР ИЭВТ по двум направлениям: 1) совершенствование программных средств для ППЭВМ с реализацией интегрирующей среды для создания возможностей расширения системы большим числом моделирующих программ, включая аналоговое моделирование, а также средствами синтеза логических структур и тестов; 2) разработка гаммы СМЛ - компилятивных для моделирования логики и логики с неисправностями на ППЭВМ, и событийных - для логико-временного моделирования.

Далее изложены результаты выполненных для решения этих задач научных и экспериментальных исследований.

3.2. Основные теоретичоскио и практические результаты для моделирования СФС. Целью исследований являлись разработка и научное обоснование функционально-структурных решений для организации высокоэффективных программных и аппаратных специализированных моделирующих средств КСАПР ИЭВТ.

Объектами систематизации, анализа и обобщения служили математическое представление и алгоритмы моделирования ИЭВТ в САПР и и особенности ФСО известных программных п аппаратных средств моделирования .

Основной метод исследования заключался в построении опорного разнообразия эквивалентных базовых сетевых моделей СФС с конструктивным подбором множества ЭДП, таких, чтобы удовлетворялись следующие требования:

1) обеспечение функциональной полноты базозой модели Мао для решения требуемого перечня задач (в интересах решения Проблемы Р1); 2) обеспечение эффективного вычислительного процесса (для решения Проблема Р2); 3) решение задач 1) и 2) с учетом обеспечения обпеси-стемной эффективности, например, на основе возможности создания быстрых трансляторов и редакторов, эффективного управления моделированием, сбалансированного распределения задач между аппаратной и программной средами.

Основные теоретические исследования включают следующее.

1.' Исследование, обобщение и структуризация задач моделирова-зания СФС с помощью рассмотренного в гл. 2 метода структуризации на основе сети Петри, расширенной 1-, э-, и 1;-переходами. Установлено, что базовые (порождаемые) множества ЭДЛ^ , ЭДЛ5 и ЭДПt кардинально различаются составом и количеством типов реализуемых элементарных операторов, что оказывает существенное влияние на организацию средств моделирования.

1.1. Наиболее сложным по возможному составу типов является множество ЭДП^ . При соответствующей интерпретации возможно представление произвольной ДДС координатизацией тензор-сети из так называемых примитивных ЭДП(примитивов), если последние составляют функционально-полный логический базис, например, в примитивах И, ИЛИ, НЕ, либо И-НЕ, либо ИЛИ-НЕ и т.п. (доказательством служит формирование категории автоматной сети по В.Глушкову и опора на теорему о существовании полной гомоморфной автоматной реализации). Принципиальным моментом является выбор и фиксация числа входов ЭДП^ и типа входного (выходного) операнда. При минимизации числа входов, п пределе до двух, существенно возрастает размерность базовой сете-асй модели Мл.с и, как следствие, возрастает временная сложность задачи. Более того, необходимость имитации синхролроцессов в реальных схемах ИЭВТ требует вводить в модель м.<.» не менее, чем 3-ехо-довые примитигы. Сложное влияние на М« оказпвлет способ представления сигнала Па нходтх ИЭВТ (операндов ЭДПх ). Достаточно указать, что при необходимости учета направления переключений, либо электро-логичясхих взаимодействий (так называемых "сил") и других факторов

-AS-

резко растет сложность математических моделей самих ЭДП/ .

1.2. Относительно более "простым" является множество ЭДП^ . Каждый ЭДП^ предназначен для представления одной цепи распространения сигнала между моделируемыми элементами ИЭВТ. Однако преобразование реальных схем в сетевую модель нередко приводит к появлению особых ЭДП# , моделирующих ЭДПд , например, для представления электрического соединения нескольких выходов в один. Далее, вводится специальное структурно-функциональное замещение с помощью подмножества ЭДП$ и ЭДП$ реальных элементов с т.н. двунаправленными контактами. Имеются и другие "осложнения", которые относятся к модели СМП и указаны ниже.

1.3. В отличий от квазиизоморфного отображения реальных структур ИЭВТ с помощью сети ЭДП^ и ЭДП£ , введение в сеть ЭДП-t является "типичным" приемом математического абстрагирования и наглядным примером координатизации тензор-концепта "временное запаздывание формирования выходного сигнала ЭДП^ по отношению к моментам изменения его входных сигналов".

Схему гомоморфного формирования "чисто" временной структуры Мл1 можно получить следующим приемом: функтор структуризацииЗл'стя-гивает" каждый ЭДП в точку, возможно, "стирая" при этом параллельные дуги в исходном мультиграфе сети, а действие ЭДП-t переносится из соответствующего ЭДП-t на все инцидентные ему дуги полученной граф-сети. Тогда моделирование временной структуры задачи может быть сведено к организации движения "событий" по полученной сети с учетом их естественного упорядочения в шкале единого модельного времени. Известное конструктивное решение этой задачи на основе иЛи oí- модели [4.£3,56] приводит к кардинально различным алгоритмам моделирования и организации средств моделированиямло.

1.4. Полученная сетевая модель М*о точно отвечает концепции аспектно-репрезентативной декомпозиции полимодели и сатисфакционно-му решению Проблемы Р1 интеграции моделей для задач класса СФС. В соответствии с первым положением модель Мдс> оказывается приводимой формально к трем наименьшим тензор-сетевым отображениям самой базовой модели Mj.o : F-сети, S-сети и Т-сети, - практически подтверждая этим также существование тензор-модельного отображения объекта, существование (в полимодели) его КФС (см. 2.1), и существование модели Крона в Мло . Ввиду произвольного выбора элементов порождаемого множества ЭДП{, ЭДП5 и ЭДП-t следует отказаться от выдвижения ния гипотезы и поиска единственного решения Проблемы Р1 и руководствоваться методом .сагисфакционных• решений в построении средств моделирования и, прежде всего, СМП.

2. Исследование, обобщение и-разработка организации программно-аппаратных средств моделирования задач СФС на основе прикладной структуризации и алгоритмизации конструктивных моделей

2.1. Выбором и принятием как инвариантной тензор-модели объек-т та той или иной модели Крона M¿t> ■ фиксацией ее сетевой организации задается ТИИ, которое должно быть отображено в конкретном вычислительном алгоритме и реализовано в вычислительном процессе в универсальной (программными средствами) либо специализированной (аппаратно) ЭВМ, возможно, многопроцессорной.

2.2. Следует отметить, что проверка эквивалентности алгоритмических, а позднее и функциональных схем, и принятой модели Mío проводилась с помощью моделирования в имевшихся программных системах. Тем самым осуществляется конструктивное исследование сохранения категориально-функторных структур, а, следовательно, и тензор-моде-лгй, при их координатизации (отображении) в реальных языках программирования, принятых редакторах схем в САПР, в документации, в Функционирующих программных и аппаратных средствах.

2.3. Применяя к той или иной модели Илг операцию простого

гомоморфизма, заключающлося в "стягивании" переходов одного вида в один макропереход, получим предельно компактную сеть, гомоморфно представляющую М<»,о . Таких канонических структур, представляющих ядро МА0 , две:

В (3.1) стрелки показывают . основные передачи событий между макроолераторами Р, Б и Т, называемых соответственно функциональным, структурным и временным.

Принципиальной особенностью данных структур является то, что при аппаратной реализации они могут описывать МИЛА в ииде управляемого потоком событий (или/и данных) кольцевого конвейера, что объективно создает основу для организации высокопроизводительных структур Сз, 20,54 3.

2.4. Исследование определенного числа [А128] вариантов структурной организации МПАА вида (3.1) показало присутствие оригинальных технических решений, не реализованных в известных примерах СИП и представляющих значительный интерес для инженерной разработки и практической реализации.

2.5. Установлено, что "тактическое" улучшение опорных технических решений существенно зависит от следующих факторов:

1) выбор типа основного преобразования в ЭДП4 ; ассоциативное (табличное) приводит к достаточно высокой скорости элементарного вычисления, однако с ростом числа операндов быстро растет сложность таблиц, объем соответствующих библиотек таблиц, что ухудшает управляемость и в итоге снижает или вовсе устраняет преимущество в быстродействии; операторное (программное) обладает принципиальным преимуществом ввиду возможности применять многоразрядные операнды и, в итоге, поднять уровень ЭДП от базиса логических элементов типа конъюнктора, дизъюмктора и т.п. до уровня логических узлов (регистров, дешифраторов, счетчиков и т.п.); однако операторное преобразование, как правило, "медленнее" ассоциативного на простых моделях; оба преобразования резко усложняются при введении многозначности сигнала;

2) принципиальным отличием схемы отМ^ является то, что в в т-процессоре "задерживается" сигнал с выхода определенного ЭДП ^ (I) , авМ^>£- "группа" сигналов на входах тех ЭДП; (.}) , с которыми связан выход ЭДП^О) ; очевидно, что в общем случае сложность реализации Т-процессора по схемевыглядит большей; вместе с там ситуация может в корне измениться при разработке некоторых вариантов многомодульных структурМ£г > структура Т-процоссора кардинально зависит от алгоритма моделирования Т-сети в Мао , - наиболее рациональным, подтвержденным, впрочем, скорее, практически, чем теоретически, является алгоритм "колеса времени", применяемый и в аппаратных, и о программных средствах ]; практическая эффективность определяется эффективностью реализованной работы с, многосвяэными списками, отражающими динамическую структуру, как правило, ассоциативного преобразования;

3) Э-процессор достаточно просто реализуется как ассоциативный (табличный) преобразрватель при отображении таблиц (матриц) инцидентности "сжатыми" индексированными массивами, т.е. списками адресов;

4) совокупность типов ЭДП^ , ЭДП а и ЭДП.ь , реализуемых в К-, 5- и Т-процессорах предстапляет собой функционально и структурно многосвязную систему, в которой, как правило, введение изменений в любой из элементарных операторов может привести к необходимости

согласовивать взаимодействие всех ЭДП; поэтому разработка эффективных технических решений оказывается преимущественно эвристическим, плохоформалиэуемым и, как следствие, неавтоматизируемым процессом; это обстоятельство повышает роль формальных методов, пригодных, например, для генерации достаточно • большого и репрезентативного разнообразия исходных вариантов технических решений, моделей и условий обязательных проверок эквивалентности получаемых решений и т. л. ;

5) поскольку все преобразования, подготавливающий и обеспечивающие работу аппаратных средств, осуществляются программными средствами, постольку в сферу системных решений входит их совместное рассмотрение и проектирование; ключевыми моментами для обеспечения высокоэффективных решений в средствах интегрированного моделирования являются: разработка унифицированных форматов представления и обмена данными, репение вопросов обеспечения многоуровневого иерархического моделирования, обеспечение классических требований наблюдаемости, управляемости и прогнозируамости функционирования всех средств как единого комплекса; создание комфортных условий для деятельности пользователей в моделирующем комплексе; обеспечение решения различных по предметной ориентации задач моделирования СФС средствами базового КИМ, адаптированными реализацией соответствующих средств Fo5l (2-8).

В результате решения теоретических и инженерно-прикладных задач исследования при .участии и под руководством автора реализованы следующие средстваСА^-^яг^а^г.иЗигг-игб1];

1) создан отработанный и распространяемый "под ключ" программный комплекс интегрированного моделирования MK-CAD (Model Research - CAD) (см. рис. 3.2 и приложение 1);

2) разработан, изготовлен и испытан макетный образец "событийного" специализированного моделирующего процессора для моделирования в САПР схем ИЭВТ на вентильном уровне с задержками срабатывания, с возможностью внесения неисправностей и т.д. (см. рис. 3.3); ускорение составляет около 140 единиц;

3) находится в стадии отработки сарийнопригодный опытный образец встраиваемого в ППЭВМ "компилятивного" моделирующего процессора для исследования схем ИЭВТ также на вентильном уровне, с "нулевыми" и/или единичными задержками (см. рис. 3.4); ускорение составляет не менее 100 единиц;

4) разрабатывается многомодальный встраиваемый в ППЭВМ СМП логического моделирования с неисправностями (рис. 3.5).;

Б) все указанные СМП ориентированы на работу в многопроцессорном варианте;

6) разработаны и аттестованы библиотеки наиболее распространенных серий элементов;

7) разработаны средства для адаптации комплекса MR-CAD путем расширения состава библиотек, выполнения новых моделирующих средств, осуществления "многобиблиотечного" моделирования и т.п..;

8) разработаны и.применены различные специализированные аппаратные средства (спецпроцессоры) для моделирования при испытаниях ИЭВТ, в частности, для ВНИИ "Электронстандарт" (г.Санкт-Петербург) и СКТБ ПО "Интеграл" (г.Минск)Dri.m.u?,«^?03;

Следузт отметить, что практические результаты получены, преимущественно, за счет рациональной функционально-структурной организации аппаратных средств, т.к. для их реализации но использовались импортные элементы. Это также создает определенный резерв при улучшении конструкционной реализации.

Е качестве заключения акцентируем внимание на следующих моментах.

1. Комплекс математических и алгоритмических моделей ядра представляет собой теизор-снстсму, во-пс-prux, инвариантно отобража-

- Б1-

ющую все существенные аспекты класса моделей СФС, и, во-вторых, образующую совокупность тензорных преобразований, позволяющих совместно исследовать структурно-функциональные свойства проектируемых ИЭВТ в едином имитационном процессе, реализующем соответствующее тензор-имитационное исчисление.

При этом конкретные реализации программных и аппаратных средств моделирования ость • не что иное как результат координати-зации принятых схем тензор-имитационного исчисления в определенных языково-программных и элементно-конструкционных системах координат, отражающих также теорию этих средств как совокупность принципов (аксиоматики) их организации л проектирования (правил вывода).

2. Применение рассмотренных теоретических и методологических идей и подходов показывает их достаточно существенную значимость как для целенаправленного изложения системотехнических методов в дидактических целях, так и для решения задач "стратегической" и "тактической" оптимизации при разработке программных и аппаратных средств вычислительной техники и систем управления для организации на этой основе процессов моделирования в КСАПР ИЭВТ

4. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

4.1. Задачи и средства моделирования СПС. К задачам моделирования СПС отнесены следующие:

1) моделирование задач исследования надежности резервированных ИЭВТ с перестраиваемой структурой при отказах;

2) исследование живучести ВКСУ ПО при множественных отказах и развивающихся отказах с моделированием деградации структуры до заданного уровня снижения качества функционирования;

3) моделирование системных задач проектирования ИЭВТ о аппарате систем массового обслуживания (СМО), сетевых стохастических систем и т.п. ;

4) решение стохастическими алгоритмами комбинаторных задач топологического проектирования ИЭВТ [23 ];

5) применение сопроцессоров в АСИ для исследования ИЭВТ (СБИС, плат, устройств и т.д.) на устойчивость и живучесть при физической имитации воздействия внешних факторов; предварительное исследование ожидаемых результатов па математических стохастических моделях.

Указанные задачи решаются в ПОС, включающих базовую ЭВМ и набор ФОП Lwz.ss] , дополненных для испытательных систем аппаратурой сопряжения по прямым и обратным связям.

Основными фоп являются [7.ss, «1, А12&1 '.

1) программно-управляемые вероятностные преобразователи (ПУВП) для моделирования непрерывных и дискретиых случайных величин;

2) датчики случайных чисел (ДСЧ);

3) генераторы случайных процессов (ГСП);

4) анализаторы и преобразователи спектра (АПС);

5) СМП для моделирования СМО, надежности структур и т.п. задач.

Основными проблемами являются:

1) повышение точности и быстродействия воспроизведения случай -них величин с требуемым законом распределения;

2) повышение точности и быстродействия воспроизведения и анализа случайных процессов с требуемым частотным спектром;

3) решение злдач 1) и 2) с обеспечением возможности программной перенастройки (адаптации) Функции, точности и быстродойст!ич генерации случайных релнчин (процессор ).

4.2. Основные теоретические и практические результаты. 3 итяи-

чио от исследования СФС моделирование СПС со стохастическими компонентами осложняется необходимостью осуществления многократного повтора прогонов для накопления достаточного объема испытаний, обеспечивающего заданный уровень доверительной вероятности статистического оценивания.

Это означает, что, если, например, моделируется ИЭВТ (как СФС) с учетом воздействия "потока" отказов, то сложность Проблемы Р2 может возрастать многократно.

Частично эта проблема редуцируется, если моделируется только надежностная структура объекта, например, в виде структурной схемы надежности - ССН [8 ], либо в виде сетевой модели развития отказов - СМРО [А2,&5,юь]. Однако сами задачи стохастического моделирования также оказываются чрезвычайно времяемкими, что ограничивает возможности исследования современных сложных ИЭВТ в САПР.

Постоянный рост требований к обеспечению надежности проектируемых элементов и устройств вычислительной техники и систем управления делает оправданным создание специализированных вычислительных средств, прежде всего аппаратных, кардинально сокращающих время решения задач стохастического моделирования. Этим, прежде всего, во многих случаях удается снизить остроту Проблемы Р2, а иногда, и снять эту проблему. Вместе с тем растет число разнообразных технических решений ПУВП, ДСЧ и спецпроцессоров на их основе. Это делает вполне актуальной постановку Проблемы Р1 при разработке

стохастических моделирующих процессоров (Ст

В обобщенном виде тивная диаграмма: v

А

в СтМП должна выполняться следующая коммута-

<К*м)

У —

IT,

■М

\SWl

(4.1)

X* л м

где X - моделируемая случайная величина (СВ) с функцией распределения Ф(Х); Хм - математическая моделирующая СВ с функцией распределения Ф(ХМ); - реализующая (статистическая) СЭ со статистически оцененной функцией Ф*(Х*).

Преобразование ?*,.о <1 ?М1; ямяется детерминированным и вы-

полняется расчетным путем. В корне иная ситуация для ;

проверка реализации компонентов Функтора возможна только конструктивно, статистически и всегда на ограниченной выборке с точностью, жестко связанной с обеспечиваемой доверительной вероятностью.

Здесь тензор-моделями являются Ф(Х), Ф(ХИ) и Ф*(Х^), тензор-имитационным исчислением - способ реализации X*. Каркас включает основы теории вероятностей и математической статистики, теории СтМП в виде теории аппроксимации Ф(Х) с помощью Ф(ХМ), теорий вероятностных автоматов, случайных импульсных и непрерывных процессов, алгоритмического моделирования X с помощью Хм и, наконец, теории вычислительных устройств (зачастую гибридных, а именно, цифроана-логдвых) и стохастических вероятностных преобразователей- * Гг.2,<'.(].

* Гладкий B.C. Вероятностные вычислительные модели. -М.: Наука, 1973,- 300 с.

* Яковлев В.В., Федоров Г.4. Стохастические вычислительные машины.-Л.: Машиностроение, 1974.- Л44 с.

* фодоГ'М. Г.Ф. , Яксг.л--;г В.В., Добрис Г.В. Стохастический прооСразо-ватоли информации. Л. Мчашно^троенио, 304 с,

* Хамито! Г. Л. Имитация случайных поц^сг.ов. - Иркутск: . ИГУ, lOt.'l.- 15.'; с.

Основные результаты разработки средств моделирования СПС составляют :

1. Исследование и разработка ПУБП и ДСЧ:

1) исследованы математические модели, разработаны структурные и схемотехнические решения, исследованы их методические и инструментальные погрешности и разработаны методики расчета с компенсацией основных погрешностей для ряда ПУБП дискретного и непрерывного типов ,'3;

2) разработан ряд высокоэффективных ДСч'[а141<7 зс,г<,зу, 4 5Г 5«,5?3,ят°,|<*е"интегрированный" ДСЧ, предназначенный 'для создания многомодульных структур с целью адаптивного управления характеристиками точности и быстродействия [АЗО, Ц е ], с возможностью контроля и корректировки ошибок различной кратности [А5 для технического решения [ fi.nr, ] разработана топология и обработана с помощью моделирования в системе МИ-СЛО реализация на кристалле матричной БИС "Домбай-ПВМ-4К" со следующими расчетными характеристиками: ожидаемое быстродействие БИС ДСЧ на уровне 106 трехраэрядных чисел в секунду в 48-выводном корпусе, с заданием значений вероятности 7-разрядным кодом, с обеспечением возможности неограниченного соединения этих МаБИС "по вертикали" для увеличения разрядности ДСЧ и "по горизонтали" для увеличения точности задания значений вероятности без потери производительности базового модуля МаБИС (рис. 4.1, 4.2 и 4,3;

3) возможность дуального использования МаБИС ДСЧ [а,з<з,и« ] для построения вероятностных анализаторов функций распределения моделируемых СВ;

4) прецизионного высокопроизводительного ДСЧ для ЕС ЭВМ, успешно прошедшего Государственные испытания с передачей комплекта конструкторской документации в серийное производство в БелНПОВТ; в работе значительный вклад внесен д.т.н., профессором Песошшшм В.А. (Казанский авиационный институт) по созданию первичного датчика равновероятных случайных чисел;

5) разработан и экспериментально исследован ряд ПУВП для стохастических моделирующих машин, созданных и примененных под руководством 'Д.т.н. Велигурского г.А. (Институт проблем надежности и долговечности машин АН РБ) для решения задач полунатурного моделирования й моделирования ССН при проектировании ВКСУ ПО [3^,15,л,].

2. Исследование и разработка специализированных моделирующих процессоров для АСИ:

1) СМП для формирования тестовых и эталонных последовательнос-стей в реальном времени при испытаниях БИС и плат на воздействие внешних факторов (ВНИИ "Электронстандарт", г.Санкт-Петербург; СКТБ ПО "Интеграл", г.Минск ), см. рис. 4.4САЗ,19,53,55-в?,1о!>.1«?з-

2) СМП В12,«-М,»,з?,!20 и анализаторы спектра [а!г-2?,29,?4 ] (рис. 4.5) для комплексов моделирования ударно-вибрационных воздействий

3) СМП для имитации отраженных радиосигналов с помехами для исследования РЭС с цифровой обработкой сигналов (рис. 4.6).

3. Разработка и исследование системы имитационного моделирования и оценки надежности (СИМОНА) на основе предложенного автором метода имитации развития отказов (МИРО), ориентированной на поддержку аппаратными средствами, включающими ДСЧ и СМП на базе специальных ЭДП^1. , ЭДП£ и ЭДИ^ [Лг^об ], В основе метода лежит представление исследуемого объекта в виде СМРО и проведение с этой сетевой моделью статистического эксперимента. Применяемые в модели ЭДП -с и ЭДП;! позволяют описывать в диалоговом режиме и исследсват;, объекты с восстановлением и без восстановления, с различными видами резервирования, с различными видами контроля и заданной вероятностью необнаружения отказов средствами автоматики СУ ПО. Программная версия системы СИМОНА прошла экспериментальную апробацию на реаль-

ных задачах (рис. 4.7-4.9).

4. Разработаны и прошли экспериментальную проварку в виде лабораторных макетов отдельные технические решения моделирующих устройств для исследования ВКСУ ПО на основе моделей теории массового обслуживания ДЗ.^о ].

Б. Версия программной системы моделирования дискретных устройств и систем МОДУС комплекса MR-CAD, доработанная модулями генерации и анализа множественных отказов, применялась для исследования устойчивости и живучести информационно и структурно резервированных устройств ВКСУ ПО.

Отметим в заключение следующее.

1. Исследование надежности многосвязных резервированных структур ВКСУ ПО, отработка вопросов обеспечения требуемой достоверности и системной производительности являются необходимым компонентом полимодели в КСАПР ИЭВТ. Решение этих задач связано с моделированием систем с перестраиваемой структурой с воспроизведением разнообразных стохастических процессов и преобразований. Обогащение современного инструментария САПР высокопроизводительными моделирующими средствами (ПУВП, ДСЧ, СтМП) в комплексе с программными средствами имеет целью кардинальное сокращение временных затрат на решение указанных задач, а, следовательно, ориентировано на повышение уровня исследования задач обеспечения производительности, достоверности, надежности и живучести ИЭВТ как на этапах проектирования, так и при испытаниях.

2. функционально-структурная организация СтМП как МЛАА оказывается значительно сложнее организации СМП для СФС ввиду стохастического характера реализующего преобразования и статистического характера оценивания моделируемой Функции распределения (или спектра). в связи с этим, и особенно для испытательных комплексов,.в СтМП целесообразно сводить аппаратурную избыточность для ускоренного контроля и, возможно, восстановления требуемых состояний функционирования входящих в СтМП стохастических преобразователей.

3. Характерным для рекуррентного, композиционного и, особенно, параллельно-последовательного преобразователей является точное соответствие их организации тензор-сетевой модели Крона и тензорной методологии, в том числе.как конструктивного примера применения дуалистической пары "декомпозиция-композиция" при расчете реализующего преобразования и воспроизведении требуемой функции распределения вероятностей.

5. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ С ДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

5.1. Задачи и средства моделирования СДС. Проектирование ВКСУ ПО во многих случаях осуществляется при отсутствии достоверных вероятностно-статистичесхих данных относительно характеристик процессов, воздействующих на ПО и на его ВКСУ CV5,<sl2e1271S2,5S,|ii1S0]. В этих условиях становится принципиально необходимой отработка имитационных моделей задач назначения (см. гл. 1). Именно модели назначения как цели создания ВКСУ ПО интегрируют и системно замыкают комплекс всех проектных задач в КСАПР ИЭВТ, и далее, в КСАПР ПО. Особую значимость математическое моделирование приобретает в связи с тем, что практически невозможно экспериментально исследовать значительное число возможных реальных ситуаций.

Характерной особенностью задач имитации движения и функционирования взаимодействующих ПО является необходимость использования модели с вычисляемой структурой, т.е. модели СДС. Структурные связи возникают при появлении, например, "взаимной" радио- или оптической "видимости" между ПО в результате вычисления пространствсшю-дина.-мнчсских отношений. По причине высокоскоростного взаимного движения

достаточно большого числа ПО указанные структурные связи непрерывно трансформируются, при этом процесс структурных изменений носит труднопредсказуемий характер, сходный со стохастическим.

Наряду с требованием роста вычислительной мощности при решении задач назначения существенную роль играет создание средств интеллектуальной поддержки деятельности пользователей КСАПР. К числу обеспечиваемых этими средствами Функций относятся:

1) представление и обработка интеллектуальных моделей поиска и принятия решения на базах знаний;

2) визуализация процессов и результатов моделирования;

3) накопление и обобщение знаний о задачах назначения и проектирования;

4) адаптация интеллектуальных моделей к новым задачам.

Очевидно, что в данных задачах основным содержанием с точки

зрения создания средств моделирования также являются исследование и разработка Проблем Р1 и Р2, т.е. интеграция моделей и преодоление вычислительной сложности.

Практически всо наиболее существенные задачи на базах знаний также моделируются как СДС, структуры которых выявляются, изменяются и устраняются как результат сложного взаимодействия исходных данных, логических условий и правил вывода на семантических сетях.

Евиду многомодельности и многофункциональности задач назначения на ведущую роль выходит применение мощных многопроцессорных вычислительно-моделирующих комплексов (ВМК) на базе универсальных процессоров и ЭВМ. Вместе с тем исследователями и разработчиками ВМК предпринимаются усилия' в направлении создания СИЛ для решения задач обработки информации в базах данных и базах знаний [21 и др.], для решения комбинаторных задач исследования операций, для решения сложных мпогосистемных имитационных'задач, включающих задачи: движения и управления движением, навигации, локации, связи, управления ресурсами, жизнеобеспечения, планирования и реализации операций с имитацией ситуационных взаимодействий, воздействия негативных внешних факторов.

5.2. Основные результаты исследований и разработки. Исследование и решение задач моделирования СДС основано на постулировании как естественно-научного и Физического факта существования тензор-модели объектов, называемых СДС, не сводимых к моделям СПС и, тем более', СФС.

Координатизация тензор-модели в виде СДС происходит в рамках конкретных условий задачи. В то же время для разработки средств моделирования выдвигаются определенные параметрические ограничения на размерность и характеристики базовой модели СДС.

Исследования и разработки проводились в следующих направлениях:

1) разработка состава программных средств для решения задач относительно малой размерности на одной или нескольких ППЭВМ, образующих сеть для параллельного вычисления компонентов полимодели:

2) исследование возможностей применения транспьютерных М1М1)-систем как для решения задач назначения, так и для отработки основных алгоритмов обработки знаний; работы выполнялись по темпланам отрасли и ГКНТ;

3) исследование возможностей построения МПАА для отдельных особо времяемких задач моделирования, прежде гсего задач вычисления динамической структуры, разработка алгоритмог и технических решений для многопроцессорных архитектур, в тон числе на основе новых схемотехнических элементов - магнитооптических транспарантов (рис. 5.2 и 5.3);

■1) экспериментальное исследовании отдел,них фрагментов указанных задач программными средствами.

Ряд результатов отражен в отчетах о выполненных НИР, в том числе по фундаментально-поисковой НИР.

В [Мши;',)}»] приведены основные положения относительно целесообразности ' и направлений организации в КСАПР ИЭВТ полимодельного исследования с обеспечением согласованного решения взаимосвязанных задач.

На рис. 5.4 приведены примеры отображения на дисплее фрагментов решения задачи моделирования СДС (практическая реализация средств и их разработка как интеллектуальных систем выполнялись группой Голенкова Вик.Е., входившей в состав руководимого автором коллектива).

Решение задач моделирования СДС может потребовать применения и разработки новой элементной базы. В этом направлении проведены теоретические и экспериментальные исследования, показавшие достаточно высокую эффективность и перспективность магнитооптических управляемых транспарантов (МОУТ) как вычислительных и коммутирующих элементов [А'.о,:,!-.)0'|ИСЯИИ-Н5 .

1. Разработаны логико-физичоские основы построения МОУТ с перестраиваемой функциональной структурой, в которых обеспечивается выполнение ' полного набора двухместных логических операций над бинарными матрицами и объединение функций хранения и обработки бинарных матриц СА-Чй-^З^^.^Р.бо] .

2. Разработаны магнитооптические структуры для выполнения логических векторно-матричных и матрично-матричных операций, исследованы логические основы и показана возможность выполнения в таких структурах операций ассоциативного многопризнакового поиска и операций полнодоступной коммутации информационных каналов (Д^г^+.го.юЕ ].

Важной особенностью МОУТ для их применения в ВКСУ ПО является неограниченное хранение настройки при отключении питания, т.е. они являются энергонезависимыми ЗУ.

Установлено, в частности, что при длительности импульсов тока записи порядка 10 не и времени переключения ячейки порядка 100 не общее время записи матрицы в МОУТ информационной емкостью 256x256 Сит составит не более 2,8 мке. Это примерно на порядок меньше времзни перенастройки полнодоступного коммутатора на известных электронных БИС (эксперименты проводились с БИС КМ1509КП1) и обеспечивает скорость обработки данных в МОУТ до 2,3х1010 бит/с. Изучается возможность изготовления МОУТ совместно с токовыми ключами на единой подложке по гибридной технологии.

ГазраСотани структурные решения агрегируемых коммутаторов для передачи многоразрядных данных и для увеличения числа коммутируемых каналии. На МОУТ могут быть эффективно решены вопросы построения высоконадежных 'коммутаторов на основе информационного и структурного резервирования.

В качестве заключения отметим, что особые требования предъявлялся к средствам моделирования даже задач малой размерности при использовании полученных моделей в реальных условиях в ВКСУ ПО. В этом применении СМП' становится средством решения реальных задач в реальном времени. Данная постановка существенно расширяет системные границы задач разработки и применения средств моделирования, однако ъо многом и выводит их за рамки как отрасли САПР, так и отрасли разработки элементов и устройств вычислительной техники и систем упраьлошы, представляя, ■ по существу область организации вычисли-;'1..11.ип;'. процессов в эг.М, системах и комплексах. Поэтому ряд мате-гиал->1: но ьключон и настоящую работу.

6. НАПРАВЛЕНИЯ РАЗБИТИЯ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ В КОМПЛЕКСНЫХ САПР ИЭВТ

Изучение широкого круга научно-технических дисциплин, отраслевого и конкретного научно-производственного опыта объединения дает определенные основания для выделения ведущих направлений развития КСАПР ИЭВТ. Обобщенная цель развития сформулирована как повышение уровня реализации каждого из направлений и всех их в интеллектуальном комплексе (рис.6.1) для создания перспективных КСАПР ИЭВТ. По каждому направлению выделены подходы, методы или средства, представляющиеся наиболее эффективными. Многие из них хорошо известны, но могут получить новые стимулы для развития, особенно и именно в совокупности всех представленных здесь направлений. Характеристику выделенных направлений рассмотрим в последовательности, соответствующей принятой на рис. 6. 2 СА^г,^, «Я, »•Э,

1. Синтез, понимаемый в проделе как автоматическая компиляция конструкторско-технологической документации по техническому заданию, по-прежнему остается достаточно отдаленной перспективой, а в ближайшем будущем должен получить эффективное применение в многовариантном подходе и при работе экспертных систем для быстрой генерации репрезентативного разнообразия альтернатив для осуществления зффектибного выбора.

Значительные преимущества в ближайшем будущем могут дать следующие два подхода: применение многомодельного исследования проекта, а также распознающих и прогнозирующих алгоритмов. Первый подход предусматривает существенное увеличение объема моделирования на всех этапах проектирования. Необходимо решить проблему создания в КСАПР ИЭВТ интегрированной технологии моделирования, охватывающей в комплексе согласованных моделей все проектные этапы, обеспечить возможность как иерархического (смешанного), так и параллельного многомодельного анализа объекта на любом конкретном этапе. Второй подход, попытки применить который ранее предпринимались многими разработчиками КСАПР ИЭВТ, может получить развитие на новом уровне, по крайней мере, в следующих задачах: распознавание предполагаемого исходного количества дефектов проекта и прогнозирование динамики и исходов их выявления; распознавание сложности задачи и прогнозирование динамикн процесса топологического проектирования.

В комплексе указанные подходы, реализованные на мощной вычислительной базе, должны дать более продуктивную реализацию в КСАПР ИЭВТ концепций экспортных систем.

2. В отсутствие идеального синтеза процессу проектирования может придать новое качество и результативность применение методов управления коллективным творчеством [ 65 ]. Использование методов организации коллективной деятельности может быть особенно эффективным как при генерации и выборе системных решений, так и при координации частных технических решений практически по всему проектному циклу. Только за счет этого можно ожидать существенного снижения числа и уровня тяжести проектных дефектов.

Несмотря на продолжающееся развитие языковых систем, например, на базе УнЬь-стандарта рг,<••;], можно предвидеть существенное применение гипертекстных форм организации информационного обмена пользователей н КСАПР. С учетом организации коллективной деятельности могут получить развитие сродства визуализации для группового информирования (полиэкранная и "стенная" графика) [ ] и интеллектуального мониторинга (поддор.кки и координации) индивидуальной и групповой деятельности. Ногим здесь мот.от стать создание средств автоматизированного управления проектированном главными конструкторами разработок и администраторами различного уговня.

Основу интеллектуального мониторинга мотот составить подсистема экспортного типа для генерации технологии проептирорпния под

конкретный объект, контроля за соблюдением технологической дисциплины проектирования, контроля за качеством проектирования. Особую роль здесь должен играть "встроенный функциональный контроль", т.е. "скрытый" от проектировщика контроль параметров проектируемого объекта и хода проектирования, не отвлекающий пользователя на дополнительные действия и позволяющий в то же время вполне надежно диагностировать проектную ситуацию. Например, необходимо проверять выполнение обязательных требований по моделированию объекта, оценивать и прогнозировать динамику выявления дефектов.

3. Глубокие проблемы возникают при необходимости модернизации технической базы КСАПР ИЭБТ. Радикальную конкуренцию структурам, базировавшимся на "мощных" центральных ЭВМ, могут составить следующие взаимно дополняющие подходы:

1) оснащение ППЭВМ мощными ^универсальными сопроцессорами, например, транспьютерными и создание на этой основе инженерных рабочих станций (ИРС) различного назначения: системотехнических, схемотехнических, конструкторских и т.п.;

2) введение в состав ИРС специализированных сопроцессоров, которые образуют бистро расширяющийся перечень и включают сегодня процессоры моделирования, языковые, управления базами данных, переработки знаний, размещения и трассировки, проверки конструкторско-технологических ограничений, генерации документов и изображений;

3) применение спецпроцессоров в качестве функционально-ориентированных серверов в локальных сетях КСАПР ИЭВТ. Реализация идей параллельного многовариантного проектирования на основе технологий группового принятия решений и управления коллективным творчеством может получить новую базу при рассмотрении локальных сетей как единой, мощной, интегрированной инструментальной среды КСАПР ИЭВТ. Причем мощность вычислительного ресурса в КСАПР ИЭВТ должна быть со значительным запасом ("избыточностью") для покрытия пиковых нагрузок, в том числе при вероятном перепроектировании в кратчайшие сроки.

4. Исключительно важной и сложной проблемой остается организация управления базами данных и информационных внутри- и межсистемных интерфейсов. Решение этой проблемы совместно с рассмотренными выше составляет основное содержание повышения уровня организации "инфраструктуры" КСАПР ИЭВТ [ «а ], т.е. именно комплексного продвижения в достижении нового качества процессов управления проектной деятельностью, обеспечивающих их технологий и средств, включая организационное, техническое, информационное и математическое обеспечение .

5. Эффективные математические модели объектов и процессов в КСАПР ИЭВТ должны иметь более длительный жизненный цикл, заключая в себе прошлый накопленный опыт. В проектировании возможно"получение кардинальных преимуществ относительно небольшими затратами при создании и использовании для синтеза и моделирования иерархических библиотек крупных Функциональных фрагментов ранее спроектированных устройств (называемых.во многих работах макросами или компилятами). Особенно ценны для проектирования библиотеки, фрагменты которых имеют аттестованные реализации в виде БИС или ТЭЭ.

Существенно полезными для функциональной верификации проектов, особенно на уровне крупных устройств й систем, могут быть "эталонные" тест-задачи различного уровня.' Например, для создания ряда совместимых процессоров могут быть использованы тост-задачи имитации системы команд, взаимодействия с операционной системой или даже "решения" моделью процессора определенного набора задач назначения.

Применение аттестованных библиотек моделей должно также значительно снизить требования к производительности средств моделирования. Повышенно уровня бездефектности проектов трс-Оуот применения

при моделировании тест-задач реального функционирования на достаточно больших интервалах реального времени, что имеет следствием резкий рост требования к производительности средств моделирования Кг,56 ].

Из возможных направлений развития вычислительных методов обобщенно обозначим одно: создание высокоэффективных алгоритмов для ШНС-систем, т.е. для специализированных и многоцелевых многопроцессорных вычислительных структур. Именно осуществление параллельного многовариантного проектирования и многомодельной имитации, обработки данных и переработки знаний, реализация методов распознавания образов и математического прогнозирования и многие другие процедуры в САПР ИЭВТ требуют кардинального роста удельной вычислительной мощности, доступной для данного рабочего места. Обозначенный здесь подход в равной мере распространяется на многопроцессорные струхтуры сопроцессоров ППЭВМ и на локальную сеть, рассматриваемую как единую многофункциональную вычислительную систему. Одними из наиболее сильных стимуляторов для новой волны разработки алгоритмов для М1Ш)-систем являются быстрое распространение транспьютерных сопроцессоров и создание разнообразных СМП.

В заключение следует отметить, что реализация в комплексе рассмотренных направлений требует проведения исследований и разработок весьма "широким фронтом". Это по силам только крупным проектным организациям. Однако и для предприятий, специализирующихся на отдельных подсистемах или средствах КСАПР ИЭВТ, приведенные экспертные оценки направлений развития КСАПР ИЭВТ могут послужить для выбора целей своей деятельности с учетом более широкого перечня задач.

- 6о-

СПИСОК ЦИТИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авдуевский B.C., Успенский Г.Р. Народнохозяйственные и научные космические комплексы. - М. : Машиностроение, 1885. - 416 с.

2. Автоматизация проектирования микропроцессорных систем // Отв. ред. В.А. Торгаш&в. Сб. науч. трудов.-Л.: ЛНИВЦ АН СССР, 1984,- 116 с.

3. Агафонов В.Н. Спецификация программ: понятийные средства и их организация. - Новосибирск: наука, 1987. - 240 с.

4. Аналитическое и машинное проектирование автоматизированных систем испытаний авиадвигателей / Кожевников Ю.В., Моисеев B.c., Мелуэов Ю.В., Хайруллин А.Х. - М.: Машиностроение, 1880. - 272 с.

Ь. Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Проектирование информационно-управляющих систем. - М.: Радио и связь, 1987. - 2Ь6 с.

6. Буслвнко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. - М.: наука, Гл. ред. фиэ.-мат. лит-ры, 1977. -240 с.

7. Бухараев Р.Г. Основы теории вероятностных автоматов. - M.: Наука, 1985. - 286 с.

8. Велигурский Г.А. Алпаратурно-программныа методы анализа надежности структурно-сложных систем.-мн.: Наука и техника, 1986. -256 с.

9. Воеводин В.В.■Математические модели и методы в параллельных процессах. - М.: Наука, Гл. ред. Фиэ.-мат. дит., 1S86. - 2S8 с.

10. Глушков В.М., Капитонова Ю.В., Летический A.A. Теоретические основы проектирования дискратных систем // Кибернетика. -1977. - N 6. - С.5-20.

11. Глушков В.М., Цейтлин Г.Ё., Ющенко Е.Л. Алгебра. Языки. Программирование. - Киев: Наук, думка, 1978. - 320 с.

12. Goguun J.A.Jr. On Homomorphisms, Correctness, Termination, Unfoldments and Equivalence of Flow Diagram Programs // Journal of Computer and System Sciences. - 1974. - vol. 8, N 3. - P. 333-365.

13. Горохов В.Г. методологический анализ системотехники. - М.: Радио и связь, 1982. - 160 с.

14. Динамическое моделирование и испытания технических систем / Кочуби&вский И.Д., стражмайст&р Б.А., Калиновская Л.в., Матве&в П.А.; Под ред. И.Д. кочубиевского. - М.: Энергия, 1978. - 303 с.

15. Дружинин в.в., Конторов Д.с. Системотехника. - Н.: Радио и связь, 1985. - 200 с.

16. Dunn.L.N. IBM engineering design systems support for VLSI design and verification // IEEE Design and Test of Computers. -1984. - Vol 1, H 1. - P. 30-40.

17. хук к.д., Тимченко A.A. Автоматизированное проектирование логики-динамических систем. - Киев: наук, думка, 1981. - 320 с.

18. Игнатьев М.Б., Путилов в.А., Смольков Г.Я. Модели и системы управления комплексными экспериментальными исследованиями. - М.: Наука, 1386. - 232 стр.

19. ильичев A.B., Волков В.Д., Грущанский в.А. Эффективность проектируемых элементов сложных систем: Учаб. пособие. - М.: Высшая школа, 1982. - 280 С.

20. Калинин В.Н., Резников Б.А., Варахнн E.H. Теория систем и птималиюго управления. Часть 2'- Понятия, модьли, методы и алго-

im,j оптимального выбора. // МО СССР, 1988. - 590 с.

21. к&линичйнко Л.Л., Рывкин В.М. Машины баз данных и знаний, п.: Наука, Гл. род. физ.-мят. лит., 1990. - 296 с.

22. Капитонова Ю.В., Лйтичивский A.A. Математичаская теория til ^актирования пычисдитолышх систем. - М. : Наука, 1988. - 296 с.

Киндлер Е Языки моделирования: Пор. с чей, - м. : Знррго-агомиздаг, 1985. - 2S8 с.

24. .Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. - М.: радио и связь, 1390. - 544 с.

25. Кожевникова Г.П. структуры данных и проектирование эффективной вычислительной среды. - Львов: Вища школа. Иэд-во при Львов, ун-те, 1986. - 176.с.

2S. Koike N., Ohmori К. Design Automation Machine // Design Metodologies. Chapter 15. - Elsilver Science Publishers B.V. (North-Holland), 1986. - P. 465-499.

27. Краснощекое П.е., Петров A.A. Принципы построения моделей.

- М.: ИЗД-во МГУ, 1983. - 264 с.

28. Крон Г. Исследование сложных систем по частям - диакоп-тика. М.: Наука, 1972. - 544 с.

29. Курейчик В.М., Глуаань В.М., Щербаков л.и. Комбинаторные аппаратные модели и алгоритмы в САПР,- м.: Радио и связь, 1990.216 с.

30. Лескин A.A. Алгебраические модели гибких производственных систем. - л.: Наука, 1986. - 150 с.

31. Лоренц A.A. элементы конструктивной теории вероятностных автоматов. - Рига: Зинатне, 1972. - 235 с.

32. Мазур М. Качественная теория информации. - М.:Мир, 1974. -293 с.

33. Максиней И. В. Имитационное моделирование, на ЭВМ. - М. : Радио и связь, 1988. - 232 с.

34. Матвеевский С.Ф. Основы системного проектирования комплексов летательных аппаратов. - м.: машиностроение, 1987. - 240 с.

35. математическое обеспечение управления подвижными объектами: Учебное пособие/ Резников Б.А. и др. - МО, 1986. - 150 с.

36. Масарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические OCHOBU. - М.: Мир, 1978. - 311 с.

37. Многоуровневое структурное проектирование программ: теоретические основы, инструментарий /Е.Л. гощенко, Г.Е. Цейтлин, В.П. Грицай, Т.К. Терэян. - и.: Финансы и статистика, 1989. - 208 с.

38. Моделирование систем полуавтоматического управления космических кораблей / Г.Т. Береговой, А.И. Яковлев, В.М. Василец и др.; Под ред. А.И. Яковлева. - М. Машиностроение, 1986. - 280 с.

39. Николаев В.И., Брук В.М. Системотехника: методы и приложения. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 199 с.

40. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем: Учеб.пособие для втузов. - М.: Высшая школа, 1986. - 311 с.'

41. Орловский Г.В. Формальная теория комплексных промышленных систем автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства // ЭВМ в проектировании и производстве. - Л.: Машиностроение, 1983. - вып. 1-е. 17-48

42. Основные концепции технологии автоматизированного проектирования / В.и.скурихйн, В.И.Малышев, A.B. Суворов, A.B. Шестаков // УСиМ. - 1986. -HI. - С. 7-14.

43. Петров А.Е. тензорная методология в теории систем. - М. : Радио и связь, 1985. - 152 с.

44. Полляк ю.г., Филимонов В.А. Статистическое машинное моделирование средств связи. - м. : Радио и связь, 1938. - 176 с. ■

45. Поляков Г.А., Умрихин Ю.Д. Автоматизация проектирования сложных цифровых систем коммутации и управления. _ М.: Радио и связь, 1988. - 304 с.

46. Пономарев В.М., Плюснин В.У., Торгашев В.А. Распределенные вычисления и машины с динамической архитектурой //Препринт N 54, ЛНИВЦ АН СССР, 1982. '-- 26 С.

47. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика.

- П.: Нг.ука, Гл. род. фиэ.-мат. лит., 1986. - 283 с.

48. ПФистер Г.Ф. Йорктаунская моделирующая машина фирмы IBM // ТИИЭР, Т. 74, N 6, июнь 1986. - С. 96-108.

49. Резников Б.А. Системный анализ и методы системотехники. Часть 1: Методология системных исследований. Моделирование сложных систем (Учебник). - МО СССР, 1990. - 522 с.

£0. Сергеев Б.Г., Решетников В.В., Иванова т.И. Аппаратные средства моделирования для нового поколения САПР // Приборы, средства автоматизации и системы управления. Сер. 2. Средства вычислительной техники и оргтехники. - М., 1987. - вып. 1. - 66 с.

51. Системное проектирование интегрированных производственных комплексов / А.Н. Доморацкий, A.A. Лескин, В.М. Пономарев и др.; Под общ. ред. В.М. Пономарева. - Л.: Машиностройние, 1S86. - 319 с.

52. Смолов В.Б., Черненький Е.А. Гибридные вычислительные устройства с дискретно-управляемыми параметрами. - Л.: Машиностроение, 1977. - 296 с.

53. Советов Б.Я,, Яковлев с.А. моделирование систем: Учебник для вузов по спец. "АСУ". - М.: Высшая школа, 1985. - 271 с.

54. Тамм Б.Г., пуусепп м.Э., таваст P.P. Анализ и моделирование производственных сист&м / Под общ. ред. Б.Г. Тамма, - М.: Финансы и статистика, 1987. - 191 с.

65. Теория систем и методов системного анализа в управлении и связи / В.Н. Волкова, В.А. Воронков, A.A. Денисов и др. - М. •• Радио и связь, 1983. - 248 с.

56. Технология системного моделирования / Е.Ф. Аврамчук, A.A. Вавилов и др.; Под общ. ред. C.B. Емельянова и др. - М.: Машиностроение!, Берлин: Техник, 1988. - 520 с.

57. Тыугу э.Х. Концептуальное программирование. - М.: Наука, 1984. - 256 с.

58. Функционально-ориентированные процессоры / А.И.Водяхо, В.Б. Смолов, В.У. Плюснин, Д.В. Пузанков; Под рад. в.Б. Смолова. -Л.: Машиностроение, 1988. - 224 с.

59.. Хорошевский В.Г. Инженерный анализ Функционирования вычислительных машин и систем. - М.: Радио и связь, 1987. - 256 с.

60. Цвирхун А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. -М.: Наука, 1982. - 200 с.

61. Четвериков В.Н., Баканович э.А. стохастические вычислительные устройства систем моделирования. - М.: Машиностроение, 1989. - 272 С.

62. Чечкин A.B. математическая информатика. - М. : Наука, Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1991. - 416 с.

¿3. Шмид A.B., Святский А.Б. Автоматизация логического проектирования ЭВМ // Итоги науки и тохники. Сьр. Техническая кибернетика. - М.: ВИНИТИ, Д986. - т.20, С. 136-204.

64. Шрбйдер Ю.А., Шаров A.A. Системы и модели. - М.: Радио й связь, 1982. - 152 с.

65. Электроника.'- 1990. - N 2.

66. Электроника. - 1990. - NN 12-13.-

СПИСОК РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДОКЛАДА

1. Орлов М.А., Цырельчук М.А. Автоматизация конструирования: математические модели и типовые алгоритмы проектирования топологии. Часть 1. - МН.: МРТИ, 1981. - 98 с.

2. Орлов М.А. Автоматизация конструирования: метод, пособие для выполнения курсовых работ. - Мн.: МРТИ, 1984. - 44 с.

3. Баранов И.А., Кремез Г.В., Орлов М.А., Хамицкий В.А. Специалиэированний вычислитель для испытаний узлов ЦВ7 //Сб. "Методы и алгоритмы исследования автоматических систем управления: метод, пособие". - МО, 1986, вып.4. - С. 62-63.

4. Орлов М.А. Принципы организации комплексов математического моделирования специализированных цифровых вычислительных комплексов летательных аппаратов // Сб. "Методы и алгоритмы исследования автоматических систем управления: метод, пособие". - МО, lä88, вып.5. -С.36-43.

5. АС 424123: генератор случайных импульсов / Баканович Э.А., ОРЛОВ H.A., костюк С.Ф. - 1974, БИ 14.*

6. АС 498622: Стохастическая модель системы массового обслуживания / Четвериков в.н., Баканович Э.А., меньков A.B., орлов H.A., Костюк С.Ф. - 1976, БИ 1.

7. АС 526920: стохастическая модель системы массового обслуживания / Четвериков В.н., Баканович Э.А., меньков A.B., Орлов М.А., КОСТЮК С.Ф. - 1976, БИ 32.

8. АС 557431: генератор потоков случайных событий / Баканович Э.А., Орлов М.А., костик С.Ф,, попов А.Н. - 1977, БИ 17.

9. АС 551653: Имитатор спектра случайных временных интервалов/ Баканович Э.А., Орлов М.А., костюк С.Ф., Шморко в.П. - 1977, БИ 11.

10. АС 543964: Управляемый генератор потока случайных событий/ Баканович Э.А., Орлов М.А., Костюк С.Ф., Шмерко В.П. - 1977, БИ 3.

11. АС 638995: Управляемый вероятностный преобразователь / Баканович Э.А., Орлов М.А., Костюк С.Ф., Шмерко в.П. - 1978, БИ 47.

12. АС 796881: Имитатор случайных воздействий / Баканович Э.А., Орлов М.А. , костик С.Ф. , Шмерко В.П. - 1981, БИ 2.'

13. АС 667983: Стохастический преобразователь / Баканович Э.А., Орлов М.А., Костюк С.Ф., Новиков В.И. - 1979, БИ 22.

14. АС 778544: Датчик случайных чисел / Баканович Э.А., Орлов М.А., Розум В.П., Смирнова Л.А. - 1980.

15. АС 696511: Генератор случайного потока импульсов /Баканович Э.А., Орлов М.А., костюк С.Ф., Велигурский г.А. и др. -1978, БИ 47.

16. АС 517018: Генератор случайного импульсного процесса/Бака-нович O.A., Четвериков В.Н., Гаген И.Е., Орлов М.А., и др. - 1976.

17. АС 732947: Стохастический генератор / Баканович Э.А., орлов.М.А., Костюк С.Ф., Якубенко А.Г. - 1980, БИ 17.

13. АС 796854: Устройство для статистического моделирования производственных процессов / Баканович э.А., Четвериков В.Н., Гаген U.E., орлов М.А., И др. - 1981, БИ 2.

19. АС 732949: Генератор случайного процесса / Баканович Э.А., Орлов М.А., Костуж С.Ф., Новиков В.И. - 1980, БИ 17.

20. АС 732969: Генератор случайного процесса / Баканович Э.А., Орлов И.А., Костюк С.Ф. , Новиков В.И. - 1980, БИ 17.

21. АС 744532: Генератор случайного процесса / Баканович Э.А., Орлов М.А., Костюк С.Ф., Новиков В.И. - 1980, БИ N 24.

22. АС 756904: Специализированный процессор / Дубовец В.Д., Шмерко В.П., Орлов М.А. и др. - 1980.

*АС - авторское свидетельство СССР; БИ - Бюллетень изобретений

23. АС 760115: Специализированный процессор / Шмерко Б.П., Орлов М.А. и ЛР- " 1980, БИ 32.

24. АС 813286: Устройство для спектрального анализа / Масла-кова H.A., Шмерко в.П., Орлов И.А. и др. - 1981, БИ 10.

25. АС 805191: Устройство для вычисления спектра мощности / Шмерко в.П., маслакова H.A., Орлов М.А. - 1981, БИ 6.

26. АС 772410: Специализированный процессор для спектральных преобразований / Шмерко В.П., Маслакова Н.а:, орлов М.А., Лоэиц-кий В.В. - 1980.

27. АС 767774: Устройств^ для спектрального анализа / Шмерко В.П., Маслакова H.A., Орлов М.А. - 1980, БИ 36

28. АС 760049: Устройство для' моделирования случайного процесса /Баканович Э.А., Орлов М.А., Мельник Н.И., Смирнова Л.А. -îaao, би 32.

29. АС 758906: Специализированный процессор для спектрального анализа в реальном масштабе времени / Шмерко В.п., Дубовец В.Д., Маслакова H.A., Орлов М.А. - 1980

30. АС 773612: Датчик случайных чисел / Баканович Э.А., Орлов М.А., Смирнова Л.А. - 1980, БИ 39.

31. АС 836633: Датчик случайных чисел / Баканович Э.А., Орлов М.А., Горлова Г.Б. - 1981, БИ 21.

32. АС 824178: Генератор потоков случайных событий / Баканович Э.А., Орлов М.А., Смирнова Л.А. - 1981, БИ 16.

33. АС 857985: Устройство для вероятностного моделирования /Баканович Э.А., орлов М.А., Новиков В.И.,- Мельников В.К. 1981, БИ 31.

34. АС 888115: Датчик случайных чисел / Баканович Э.А., Орлов М.А., Смирнова Л.А., Новиков В.И. - 1981, БИ 45.

35. Патент США N 4205383 от 27.05.80: Способ испытания объектов на случайные воздействия и цифровая вычислительно-моделирующая система для его реализации / В соавторстве.

36. АС 957205: Генератор случайных процессов / Баканович Э.А., Волорова H.A., Попов А.Н., Орлов М.А. - 1982, БИ 33.

37. АС 976441: Генератор нестационарных потоков случайных испульсов / Баканович Э.А., Волорова H.A., Голован С.А., Орлов М.А. - 1982, БИ 43.

38. АС 1001096: Управляемый, генератор потоков случайных событий / Велигурский Г.А., Орлов М.А., Волошаненко А.И., орлова В.Н. - 1983, БИ 8.

39. АС 1007104: Датчик случайных чисел / Орлов М.А., Орлова B.H., Смирнова'Л.А., Соколов A.B. - 1983, БИ 11.

40. АС 1042489: Логическое устройство / Орлов М.А., Соколов A.B.

41. Патент Великобритании N 2031163 от 03.1983: Способ испытания объектов на случайные воздействия и цифровая вычислительно-моделирующая сИдтема для его реализации / В соавторстве.

42. АС 1065813: Оптический коммутатор / Орлов М.А., Соколов A.B. - 1984, БИ 1.

43. АС 1149203; Оптическое логическое устройство / Орлов М.А., Соколов A.B., Нам Б.П.,Клин В.П. - 1984, БИ 13.

44. АС 1166044: Оптико-электронный коммутатор / Орлов М.А., Соколов A.B., Багаев Е.А., Нам Б.П., Клин В.П. - 1985, БИ 25.

45. АС 1200285: Датчик случайных чисел / Орлов М.А., Багаев Е.А., Беляев В.Г., Орлова в.П., Попов А.Н. - 1985, БИ 47.

46. АС 1056203: Устройство■для моделирования систем массового обслуживания / Орлов М.А., Багаев Е.А. - 1983, БИ 43.

47. АС 1243519: Оптико-эльктронное логическое устройство ■/ Орлов М.А., Соколов A.B. ~ 1986.

48. АС 1378624: Оптико-злыктрониой логическое устройство/ Орлов М.А., соколов A.B. - 1987.

- 6549. АС 1310813: Генератор случайных процессов / Орлов М.А., Попов ю.п., Смирнова л.А.,Силин a.b. - 1987, би 18.

50. АС 1380477: Оптико-электронный коммутатор / Орлов h.a., Соколов a.b. - 1987.

51. АС 1380478: Оптико-электронноо логическое устройство /Орлов М.А., Соколов A.B. - 1987.

52. АС 1300568: Циклическое запоминающее устройство с обнаружением и исправлением многократных ошибок /орлов М.А., Смирнова Л.А., ШетЬКО Ж.И. - 1987, БИ 12.

53. АС 235303 / Баранов И.А., Веселухин В.К., Кренеэ Г.В., Майборода Л.А., орлов м.а. - 1986.

54. АС 151761В: Устройство для контроля генератора случайных чисел / Орлов М.А., Смирнова Л.А. - 1989.

55. АС 1345203: Устройство для сопряжения процессора с памятью / Баранов И.А,, Веселухин В.К., Кремез Г.В., орлов М.А. и др. -1987, БИ 38.

56. АС 1440220: Генератор случайных чисел / Орлов М.А. , Смирнова Л.А., Ефименко С.А. - 1983.

57. АС 1442045: Генератор случайных чисел / орлов М.А., Смирнова Л.А., Прибылъский A.B., Ефименко С.А. - 1988.

58. Баканович Э.А., Орлов Й.А. Применение методов планирования эксперимента при исследовании некоторых элементов вероятностных устройств // Сб."Автоматика и вычислительная техника" -Мн.: МРТИ, 1974, вып.4.

59. Баканович Э.А., Орлов М.А. Исследования и оптимизация элементов аппаратурной вероятностой модели методами планирования эксперимента // IV ВНТК по планированию и автоматизации эксперимента в научных исследованиях. - М., 1973.

60. Четвериков В.Н., Баканович Э.А., орлов М.А. и др. Некоторые вопросы разработки комплекса средств автоматизированного исследования сложных стохастических систем // VI Респ.межвадомств. семинар "Оценка характеристик качества сложных систем и системный анализ". - Мн., 1974.

61. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., Меньков A.B., Орлов М.А. Рекуррентные вероятностные преобразователи с программным управлением // Респ. конф. "Информационные и измерительные устройства в радиоэлектронике" - Рига, 1974. - С.35-37.

62. Баканович Э.А., костюк. С.Ф., Меньков A.B., орлов М.А., Четвериков В.Н. Об одной погрешности цифровых стохастических анализаторов // VII Всес. симп. "Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей" - Ленинград, 1974.

63. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., Орлов М.А. Исследование марковских моделей управляемых вероятностных преобразователей // Респ. конф. "Повышение качества и эффективности технических средств съема, преобразования и обработки информации в технологических системах" - Мн., 1975.

64. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., Орлов М.А. разработка и исследование управляемых вероятностных устройств // Конф. по проблемам микроэлектроники. - Зеленоград, МИЭТ, 1975.

65. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., Лысов В.Б., орлов H.A., Шмерко в.П. Моделирование в лабораторных условиях ударных случайных еоэдойетвий с произвольными вероятностными характеристиками при испытании моделей электронной техники // Конф. по проблемам микроэлектроники. - Зеленоград, МИЭТ, 1375.

66. Баканович 'Э.Л., Костюк С.Ф., Орлов М.А. О некоторых способах построения управляемых датчиков потоков случайных импульсоо длís аппаратурных управляемых моделей // Респ. конф. "Повныонио качества и эффективности технических средств съема, приобрлзовання, передачи, обработки информации в технологически* системах" - Нн., 1975.

- ее-

67. Баканович Э.А. , Костюк С.Ф.Орлов М.А. Программно-управляемые вероятностные преобразователи // Сб. "Автоматика и вычислительная техника". - Мн.'. 1975, вып. 5.

63. Баканович Э.А., Меньков A.B., Костюк с.ф., Орлов М.А. К анализу схем коррекции равновероятностных двоичных блоков с пересчетом по модулю два // Сб. "Автоматика и вычислительная техника". - Мн.: 1975, вып. 5.

69. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., Шмерко В.П., Орлов М.А. Комплекс для проверки измерительных приборов // внтк "Автоматизация проверки средств измерений в процессе их производства и в эксплуатации". - Тбилиси, 1975.

70. Баканович S.A., Костюк С.Ф., Мельник Н.И., Орлов М.А., Шмерко В.П., разработка и исследование программно-управляемых вероятностных преобразователей для испытательной аппаратуры // ВИТК "Автоматизация исследований несущей способности и длительной прочности летательных аппаратов". - Харьков, 1975.

71. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., орлов М.А., Шмерко В.П. К анализу аппаратурных погрешностей некоторых типов управляемых вероятностных преобразователей // VIII Всес. симп. "Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей". -Ленинград, 1975.

72. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., Орлов М.А., Шмерко в.П. Применение марковских моделей для анализа управляемых вероятностных преобразователей // VIII Бсас. симп. "методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей". - Ленинград, 1975.

73. Баканович Э.А., Костюк С.Ф., Орлов М.А., Шмерко В.п. Аппаратурные стохастические модели для автоматизированных комплексов статистического моделирования сложных систем // ВНТК "Проблемы совершенствования проектирования радиоэлектронных систем и их элементов". - Мн,, 1975.

74. орлов М.А., мельних Н.И. Организация ускоренного аппаратурного контроля в программно-управляемых вероятностных преобразователях // Сб. "Автоматика и вычислительная техника". - Мн., 1976, вып. 6.

75. Баканович Э.А., Орлов М.А. Способ имитации - случайного процесса //IX Всес. симп. "Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей". - Ленинград, 1976.

76. Баканович Э.А., Орлов М.А. Оценка инструментальных погрешностей вероятностного преобразователя композиционного типа / Сб. "Автоматика и вычислительная техника". - Мн., 1978', вып. 8.

77. Баканович Э.А., Мельник H.H., Орлов М.А. Исследование и разработка программно-управляемых вероятностных преобразователей / III НТК "Приборостроение". - Москва: МВТУ, 1977.

78. Шмерко В.П., Маслакова H.A., Орлов М.А. Реализация специализированных вычислительных устройств для взаимных преобразований спектров мощности Фурье и Уолыа на микропроцессорах // РНТК "разработка и внедрение КСУК на предприятиях радиоэлектроники и связи и увеличения на этой основе выпуска продукции высшей категории кач&стьа". Мн., 1978.

79. Орлов М.А., Мельник Н.И. Оценка и компенсация инструментальных погрешностей дискретного вероятностного преобразователя рекуррентного типа // Сб. "Автоматика и вычислительная техника". -Мн., 1979, вин. 3.

80. Баканович Э.А., Орлов М.А. Некоторые вопроси структурно-алгоритмического проектирования вероятностного вычислительно-моделирующего комплекса // VII Всес. совещание "Теория и методы математического моделирования". - Куйбышев, 1978.

31. OpjioL» М.А. , Смирнова л.А. Построение программно-уп'раь-лльмых ьероятностных преобразователей на основа нислсдовати^ьных алгоритмов их- Функционирования // РНТК "Кишь-.еУ.гиан кьтомм пдецмх -

основа повышения эффективности и качества работы предприятий радиоэлектроники, связи и телевидения". - мн., I960.

82. Баканович Э.А., Орлов М.А. Проектирование специализированных модулей для вероятностного вычислительно-моделирующего комплекса // РНТК "Комплексная автоматизация - основа повышения эффективности производства и качества работы предприятий радиоэлектроники, связи и телевидения". - Мн., 1980.

83. Баканович Э.А., Орлов М.А. и др. Многоканальный стохастический имитатор случайных процессов с управляемыми спектральными характеристиками // "Каталог приборов". - Мн.: Наука и техника, 1978.

84. Баканович Э.А., Орлов М.А., Орлова В.Н., Смирнова Л.А. Применение методики поиска новых технических решений к разработке элементной базы специализированных устройств //.II ВНТК "Автоматизация поискового конструирования". - Новочеркасск, 1980.

85. Орлова В.Н., Орлов М.А. Проблемная ориентация интеллектуального терминала на решение задач имитационного моделирования //II Всесоюзная межвузовская НТК "Математическое обеспечение АСУ ТП". - Ташкент, 1980.

86. Баканович Э.А. , Орлов М.А. К оценке погрешностей дискретизации непрерывных величин при моделировании случайных потоков // Сб. "Повышение помехоустойчивости и эффективности радиоэлектронных систем и устройств". - горький, 1979, вып. 3.

87. Баканович Э.А., Мельник Н.И., Орлов М.А., Четыркина З.Н. Исследование математической модели композиционного вероятностного преобразователя //"Известия вузов СССР. Приборостроение". - т.23, N 9, 1980. - С.44-49.

88. Широков A.M., Орлов М.А. Управляемые модели развития больших систем //II ВНТК по проблемам управления развитием систем. - Москва, 1982.

89. Орлов М.А. Принципы построения однородных вычислительных сред на основании магнитооптических элементов //IV всесоюзная школа молодых ученых и специалистов по оптической обработке информации. -Мн., 1982.

90. Орлов М.А., Соколов A.B. Физические принципы создания логических элементов на основе магнитоодноосных материалов //IV Всесоюзная школа молодых • ученых и специалистов по оптической обработке информации. - Мн., 1982.

91. Орлов М.А., Соколов A.B. Магнитооптические преобразователи информации для робототехнических систем //ВНТК "Адаптивные робо-TU-82". - Москва, 1982.

92. орлов М.А., ' Соколов A.B. Оптикоэлектронныо пиктографические элементы в параллельных вычислительных процессорах / РНТК "Проблемы создания и совершенствования технических и программных средств широкого применения". - Мн., 1982.

93. Орлов М.А:, Соколов A.B. Магнитооптический пиктографический элемент / Дел. БелНИИНТИ N 358, 1982.

94. Орлов М.А., Соколов A.B. Оптическое логическое устройство для пиктографических вычислительных систем / доп. БелНИИНТИ N 373, 1982.

95. Орлов М;А., Соколов A.B. Оптическое коммутирующее устройство / Деп. БелНИИНТИ Н 377, 1982.

96. Орлов М.А., Соколов A.B. Оптикоэлектронние пиктографические логические устройства // РНТК "Проблемы создания и применения в народном хозяйстве лазерной и оптоэлоктронноЛ техники". -Мн., 1982.

97. Орлов М.А.," Соколов A.B. Оптимизация толщины управляемого транспаранта в магнитооптических и.пиктографических■устройствах // РНТК "Проблемы создания и применения s народном хозяйство дазирнои и оптоэлектронной техники". - мн., 19GÍ.

98. Орлов М.А., Федоров H.A. Об одном подхода к организации процесса проектирования в САПР // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 13, 1982. - С.103-110.

99. Орлов U.A., Соколов A.B. Оптоэлектронныв цифровые вычислительные машины (обзор) / Деп. БелНИИНТИ N 653, 1983.

100. Орлов М.А., Соколов A.B. Магнитооптические элементы в волоконно-оптических измерительных устройствах // Всес.совещание "Измерительные устройства на диэлектрических волноводах оптического диапазона". - Мн., 1983.

101. Орлов М.А., Соколов A.B. Магнитооптическое запоминающее устройство для параллельных процессоров // VII ВНТК "Развитие теории и техники средств хранения информации". - Москва, 1983.

102. Орлов М.А., Соколов A.B. Магнитооптичьский коммутатор информационных каналов // РНТК "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования в производстве современных изделий радиоэлектроники". - Мн., 1984.

103. Орлов М.А., Соколов A.B. Оптические коммутационные элементы в однородных вычислительно-моделирующих структурах //'Сб. "Автоматика и вычислительная техника". - Мн.: Вышэйшая школа, 1933.

104. Орлов . М.А., .Соколов A.B., Багаав Е.А. Схемотехнические особенности построения магнитооптических коммутаторов для однородных вычислительных структур // ВНТК "Специальные коммутационные элементы" - Рязань, 1984.

105. Орлов М.А., Смирнова Л.А. Генераторы последовательностей случайных величин для систем виброиспытаний // Семинар "Вопросы ьибросостояния, формирования и анализа случайных вибраций". Москва: ЦНИИИТИ, 1984.

106. Орлов М.А., Орлова В.Н., Урютин о.И., Иванов В.П. Автоматизированная система статистического моделирования и оценки надежности технических средств ЭВМ // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 15, 1984. - С. 104-108.

107. Орлов М.А., Багаев Е.А., Орлова В.Н., Смирнова Л.А. Вопросы разработки цифровых генераторов случайных событий // III Всес. симл. "Вероятностные автоматы и их приложения". - Казань, 1983. - 43 с.

108. Орлов М.А. оптико-электронные коммутирующие и вычислительные структуры // ВНТК "Специальные коммутационные элементы". -Рязань, 1984.

109. Орлов. М.А. Имитационно-испытательные системы со стохастическими компонентами // III Всес. симп. "Вероятностные автоматы и их приложения". - Казань, 1983. - С.42.

110. Орлов М.А., Багаав Е.А. Высокопараллельная структура для имитационного моделирования сетей массового обслуживания // ВНТК "Моделирование-85", Часть 3: "Технические средства моделирования"; - Киев: ИПМЭ АН УССР, 1985. - С. 18-20.

111. Орлов М.А., Соколов A.B. Перспективы создания электронно-магнитооптических гибридных БИС // ВНТК "Состояние и перспективы развития микроэлектронной техники". - Мн., 1985.

112. Орлов М.А., Соколов A.B. Исследование электронно-магнитооптических гибридных БИС // III Бсас. соващание "Координатно-чувстьителыше фотоприамники и оптико-электронные устройства на их основе". - Барнаул, 1985..

113. Орлов М.А., Соколов A.B. Принципы построения оптико-электронных цифровых вычислительных устройств // XII всес. совещание "Координатно-чувствительные фотоприемиики и оптико-электронные устройства на их основе". - Барнаул, 1985.

114. Орлов М.А., Соколов A.B., Хамицкий в.л. Электронно • магнитооптические коммутирующие гибридные бис // штк. "галштии алиментном ¿азы приборостроения". - Кшшнис, 1335.

115. Орлов H.A., Соколов A.B., Нам Б.П., Клин В.И. Логические элемента на магнитооптических управляемых транспарантах // се. "электронная техника". Сар. 6: материалы. - 1934, вып. 13 (198).

116. Орлов м.А., Смирнова Л.А. Построение цифровых вероятностных элементов на базе матричных БИС // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". сер. ЭВТ,. вып. 10, 1986. - С. 69-73.

117. орлов М.А., Лиокумович Б.Е., Иванов в.П. и др. Основы автоматизации работ по оценке надежности ЭВМ в процессе проектирования // VI отраслевая конф-. по надежности. - Москва, 1986.

118. Иванов В.П., Лиокунович Б.Е., Орлов М.А. Пакет программ аналитической оценки надежности структур // VI отраслевая конф. по надежности. - Москва, 1986.

119. Орлов М.А., Лубневский В.А., Хамицкий В.А. Принципы организации машин имитационного моделирования для САПР СВТ // семинар "Автоматизация проектирования в радиоэлектронике и вычислительной технике". - Москва: МДНТП, 1987. - С.60-65.

120. Орлов М.А., Соколов A.B., Нам Б.П., Клин В.П. Амплитудно-временные характеристики электронно-магнитооптических модулей "МОУТматрица фотолриемников" // Сб. "Электронная техника". Сер. Материалы, 1987, вып. 7.

121. Орлов h.a., Соколов a.b., Нам б:п., Клин в.п. Организация токовых схем управления магнитооптическим транспарантом // Сб. "Электронная техника". Сер. Материалы, 1987, вып. 7.

122. Орлов М.А., Лубневский В.А., Хамицкий В.А. Применение спецвычислителей для моделирования тестовых сигналов в диагностической аппаратуре // I ВНТК "Проблемы создания супер-ЭВМ и супер-, систем и эффективность их применения". - Мн., 1987.

123. Орлов М.А., Лубневский В.А., хамицкий В.А. Обзор работ по специализированным машинам моделирования и трассировки // РНТК "Перспективы развития и проблемы эффективности использований ЭВМ общего назначения и персональных ЭВМ". - Мн., 1987.

124. Орлов М.А., Лубневский В.А. проблемная ориентация подсистем« моделирования САПР ИЭВТ // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 10, 1987. - с.136-140.

125. Орлов М.А. Системный подход к разработке технологии моделирования изделий электронной и вычислительной техники // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 10, 1987. - С.129-135.

126. Орлов М.А. Эволюция и перспективы создания центров имитационного моделирования // Сб. "Методы и средства управления и контроля". МО, 1987. - С.71-74.

127. Орлов М.А., Лубневский B.À., Хамицкий В.А. Построение обобщенных математических моделей для организации вычислительных процессов в комплексах имитационного и полунатурного моделирования // ВНТК "Техническое и программное обеспечение комплексов полунатурного моделирования". - Москва, 1988.

128. Орлов H.A., Лубневский В.А. Фундаментальные операторы и канонические структуры процессоров имитационного моделирования // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 15, 1987.

129. Орлов М.А., Лубневский В.А. Специализированные процессоры в системах исследования сложных дискретных систем // Отраслевая НТК, "Моделирование сложных динамических систем и комплексов". -Ленинград, 1989.

130. Орлов М.А. Разработка технологии интегрированного моделирования сложных дискретных систем // Отраслевая НТК "Моделирование сложных динамических систен и комплексов". - Ленинград, 1989. -С. 31-33. -

131. Золоторев»(ч Л.А.', , орлов М.А. Анализ асинхронных-схем методом сканирования структуры // "УСиМ", N 4, 1989. - С.23-26.

132. Орлов И.А., Лубневский В.А., Иванов В.П., Клебан A.A. Организация инженерной станции моделирования // Сб. "Вопроси радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 15, 1989. - С. 54-57.

133. Орлов М.А., Лубневский В.А. Анализ эффективности перспективных средств моделирования // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 15, 1989. - С.58-63.

134. Орлов М.А. Разработка технологии интегрированного моделирования сложных дискретных систем // Всес.семинар "Методы синтеза и планирования развития структур крупномасштабных систем". - Москва, 1990.

135. Орлов М.А. Актуальные направления развития САПР извт // Сб. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 16, 1991. -С. 61-66.

136. Орлов М.А. Задачи и структура конструктивной теории интегрированного моделирования в комплексных САПР ИЭВТ // Сб. Вопроси радиоэлектроники". Сер. ЭВТ, вып. 15, 1991. - С.67-87.

К списку работ автора (личный вклад): в работах, выполненных в

соавторстве, личный вклад состоит в следующем: [1] - введение, гл. 1,2,4 и 5, гл.3 - совместно; [3, 5-8, 11, 13, 15-27, 29, 31, 33, 35-37, 41, 53, 56, 58-62, 64-66, 68-71, 73, 77, 7В, 83, 88, 90, 97, 104, 110-112, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 131] - в эти работы всеми соавторами внесен равноценный вклад; [9, 10, 12, 14, 28, 30, 32, 34, 38-40, 42-52, 54, 57, 63, 67, 72, 74-76, 79-В2, 84-87, 91-96, 98-101, 105-107, ИЗ, 116, 119, 122-124, 127-129, 132, 133] - основные идеи и результаты принадлежат автору.

Пмлнггиад ©елостъ и цели

мдоиюмиия

ТЬ© гетто-меггсш>Ао-гичесло« иадцокме

Иесдедеавми« ♦УИКЦИвИОДМ»-

I ергоииКИции

хоЖЬ^й.б^м КИН

тг

Димиптии

тадлем

мхви!

Нмгга-цяикм« »кат*« Мивнт

ОтоБр».

мкмие ишь-татоЬ

Ри&. ¿1, Т»шв»огмч«скеи сжемо системной организации мед«Амго»&мие * К САПР ИЭСГГ

£

I контрсистемы ^

Т| «очески» сметены

«ист« им

>

Систему и ВКСУ по - Лготкво-^Ьслгкч^в еиет«мы

нчипюфаи

\ +

Истоки пгомемы

- Состав промеим упишеинд >дццтми1КСУ

А*ЬТ*ГИАТИ*Ы

Опдожмн» С»едет%

ЮМ* И птиц^а«!

• НОУ

ЗеааадйМш« раъьмтмд

»аии« И

,а к су ,

Иедои*

ПРО* А*ИЫ ПО>ИТМ»мыа

РОСТ ЦИ1ТИ* мои пм Идрмня

мегйтимый

Усиленна« м»киими м +ИЪИческад .иггалд»*«

1

А С Н И

Моа«аи систем»-юияспчсст1

ИОАвАИ адаптации и

нщяимци

САПР

Н0Х«АИ

фуитимшы*

ст*укгт*ой «тиииоич

Моле а и

ОПТИИИЮМИ1 гоммии

АСППИ

Нобели ♦унп^инади и»г» и дшп»-

етич«ског0

МОД0АИ

гестилевкил и ииитауи«

*-»

СУ по

ВКСУ

Модели гажач ма»иа-ч«мш к

4« ми« тм»ети

Рис. Историка м<у,«Аи»о»амця 1 система* ео»д.оиия и *кс ПАуата^им ВКСУ ПО СИСТЕМ км« уроеич—

>ОДО«И

Движения, Ифумкцмеиим-^ »АМИЛ И ИДИ* издАст» и* меж ПО

д**ж*ии*м И

*амк«м

мого ПО

Рис. 1.2. Ст^уитуга исгоемстемы *Р«им»дю-щяйсв ВКСУ ПО - Сиотениое окружение ВКСУ по*

2

5

Р*с.Х.З>.Стгукту*а упгаелеиия

>а>»ити*м &КСУ ПО

Рий.1.5. Ст*укту*л »адач

и п»о4нтиро»омма ьк.су по

• к с. ДПР иэьт

У»о»нп tCnMltHTOYMMO* аск0ип01ицми i MHt - семан^ичмкий (i)

НТИЧМКМ

п

imwvtw-с*мавпмвашй(р)

П

|пю*4доио»со»мтийиы0 CP) J

■*ач 11 , стмктт» к» • coihtnümmA W

РкС.2.2.СтгуктугС1 поли мед,« ли » КИМ

фаЫн« легт»» ты жоамц, и и сиетвмм мад«л1Й

е>ъ««га

PcBMWNIQTKMO* ¿¡МвММЭМде

ЁКС. 1.6. Сггукту»а »»oitHoitftctftM«

специалист®* » КИМ КСДПР

Аео*кткая

РиС.2.2>. Эьсаюци* пол и мохе а м » КИМ

'f Коипомма

гвжс^мщ -Kemyces

Дно*«»

ижмч»*ммты,

•МКТйМ«С«Ш1

нмсидмымд

(п им^млиам им*) YCAMMM NtMimMKtM

PtuwNa о

WiiNMiiU

ими««»! ДА.»

и ее«** •*«»«*« А

Рис. Z.i. Мстюсттуктуго

со V ACHHj в) 4 cfnp) t КСДПР

. ь САПР иэьт

IfrÏT

M в

I!

ïS

Г"

ЗЕ

I

F=

Jli

3&J

s

о <

I« *

E

чч < Ш

0

1

N

7

Кои«* нция (Мд-гмо)

I«** Г

/ : /...

S/\ ИЖЦ а/ |ИЖ>» M?

у <У

1 И*У АД I у |uxi»

[ ижц, лГ] |у*Ч. »I ИШ1» , Л1 (МЖЦ • Ы I "

t9»нити »идя ЬКСУ «t РЫс.2.7.С«»ии)*М1<« иЖЦ-туг^к W5ST

СИСТ*ИКв-

MWTtrM*

ТИ»НЫ«

Ммв«!»'

ЦММНЪВМС

лени

САПР

Асп«кгм (смсге*шО'Ин*т«ггати»ныс)

ДСОПИ АСУ Г»

а)

Н«и»*жнк* мы«

эме

Moi» мост. Kbit

T<n«Mi4 btwtMI

' Te

ГМЧ«СХИ*

С reí «cm

К ЫЫ1*0 11МИ1ЯК

АСНИ

6)

САПР

Рис.2»в, Аспектно«*о»о№бя ¿,а»омп*1и*и*

ПОАММ«А«4И ÀA« В К СУ ПО

«■* ТеСЯк)

Рмс.2.8. П*име» информационного овмека М«*лу фСПь.ФСП^ФСПц

t а : Г 4. Т ■!•

^ 4»

1 TeWz) 1

Рие.2.9. Схема *»мс»*»-икт«ггм*лвн»юй САПР

«ушфио*

KAAkNMt

- 7 4 -

Роьлелы октим

т

и

Этапы | го*ктиро»ания и +уикц>иоииро»оичя

И ифогма^иъннад

Текгодная

ИСТОАОАОГПв

мод«Аированиа

Кот» го* и й и 0-

функтогнмй

анализ

Теория Аискэтшх

И

программирования

Лноли» »«да« про«ктмрч«моо

шт1ии

Алгоритмизация ,

Наоормсищвдоииме стппггт-РИР«»оняы« затем к л Т«римма* пм^* _иегц*в «в*доти_

Стратегическая оптимизация

Описанм* но •1ык« ФСП, тактическая оптимизация

Я «ы кодов

ФвРИОЛЬКМ« К«истггк*им мат*наг*1«с*их АНС^ИПЛИМ

1

^о» надыми* симъоььиы* коясг»ук4н* матвиотичоских

зг

Сммт«кеич«скив Кеиег'УЯЦии описании данных на «швФйП

П^ог^чмнная МИТОРлротация

ЗЕ

Пр» ю»1»»тгомы »екшщ сгчасти А««т*па К данным

Роалиюция % • •мжичоской 10п«мииамч4«и СУ «А«

К

Нмк««т»<| адг«су*мык тмм» тоники («а)н)

ЗЕ

У юани Гасемотжии т АРННкШ

П »(аистиой

, Содержательно« еписоиив

Абстракуиое описание

. К©мет»Укти*но« описание

Дак*а»отиьм»|м » уро»*мь *»ика Г«аАИ»ацми

Агр«гиг0»аи..ь.*

УРОМИ* кюиеиил

Ба»о»ый у»»»«нЬ «юнвннв

С» ело

данным

ПРОБММКС

^ процедур!

,ьычис мгтем ная .

Фц «и чоская займе ь % »«»лнчиы* ЗУ

РнС.2.10. Схема оггоми&оции иоучи©-твор«тич«с.*©го о»«еп«.ч*иий. Данных и ороувссо* пгоцгимюимл » КСАПР И*5Вт

На »о» ЦС

*

Аппагхпн* АММ-

т системы м

>твпы ии-г«г*шы«и мвиикц

I ——. .II-.II I .,11 ^ емхетьа

Тмс.3.1. Тр4»«*аил» к п*ои»»адпт«АЬиости С»«асть нв>.*«мр«»аиц| ь КСАПР -

Спосо» МОАШИРОМНМЯ С»в< «Ц« Мир Упм». АМ* месть ИаАм-нмть Л,»г- г«- . Э«г«н вы<г-е-пие Ст.«. МОСТ1

Иатонати* ч«еквв +++ +++ ■М-+ + + ♦г» с СИП + 4

(С МОАЬМММИ >*ЯИСНТОММ'} ++ + +

(»НУАЯЦМР вИС ттс «ппмО ++ + + + + +

ПоАУНаГГГИвчО (махстиюмнмс) - - ' + - * И- + -

Нат*»иое (•ПЫТИЫЙ - + - + + —

Токлиио Экспертная оценка *а»агте-

листик сгеАст» модоаиро-

-----

ьаиии ИЭЬТ

+ * Ц9РОШ0

К.С АПР 4уЮН1П»пТ,

— — ПАОЮ

Рис.3.¿.Комплекс КИтегРиРОЬаниого моделигоьония М1%-САЗ> и его &2аимоАе«с-тгие ^ системами

Память НОЧОА

% паи»т и (ТГЖТУРЫ

Память

СОСТОЯ н.и й > * «Аа»

Понять

П»И»И<»* <0 Ь К-» АейаА ЮАегж ки

БУфвР активных пгимити»»»

1 2

С-писоц окти»иы* п»циити »о* С. п И сок о КТИ ЬНИГ о>Чмити|в1

Паи*ть СОСТОЯ мии • коло» Пенить с ее-то «ним »»ОАО»

флаг »КА>«чеимя • «ПИСфК Флаг • ИЛ И А к Спмсрк

^Пома-ГЬ I

сост. сн икре»* ода

1ПОМ1П

I

е I м Пям*т|'

{Память

п »ММИТИЮ |

р1лС.З.З.Укрупн€кна* скено соБитиммого С Г-Д П

. . 1 Пони и^-----» V Н К Ц 1

Система' ал»*с1кЫ1 Инна

А д а п т е. >

Сметен на*

Шина

•процессор

Память

ко на и Ж.

□Е

Р«ОГОЦ«ССОР

Память

С9С1САМИИ

Устройств отменил

Ж

ПОНЯТЬ

ФУНКЦИЙ

Системной адр<снац шина

Системная шина данных

РиС.ЗЛ. Укрупненная схеме»

- КОМПИАЯТИ»М0ГО НОА<ЛИГТК(Ч«ГО

111=

1С 1 2

К

Рис.3.5.Укрупненная схема коипиаитим»го г\»<4«йСвкя моледи*эьанид логических схем с неисправностями и функцмо-

Ьероятмостнып п»«о»ра&«»атель

Л-

г\+<

Й

%

ятжть

I_<_

-Щ-р .1-'

■у—I

Блек

(

к М

п

У

да И *т 5".

си

Рис-4.1. Сх«н« «гг.гппенвгв МОА^лв ДСЧ

"1 мГ мг

Сп» АС <001104,130056©

ЕО|

4

вп 4 X

п

С5

вп 1 г

п

СВ

М2

Мк

^ тп в "' —-»V

ал/ес "И-

мих

рг--- , < -гги

к •

РиС.^1.¿.Схема агрегирований кчд.улви ДСЧ для пскыъмеии* точности ьои>Р»и>млсни# распределен» * *ер**тк»ти

РиС.4.5. Схема аг»ег'мго&с>киЯ

.Д.СЧ а*-» увеличения числа кьамтилей Расп»вх«*е.пия

УОИ

Угт»а«АЯ»«и>ац

Э Ь М

Спе^иаЛЩИРО*

МикыД »МЧЙСЛИТМЬ

тесте к и» и

ТГЯАРИНШ

»• иедамгедыпспА

И а м стя м 0 и и ы & о«Линит«*и

геи»»лт«м случайных гтеогоь, статстм«****« эн*

дигвг«гы и пннм*

до*от и ьпестм

О его» ц, ы 41*«», *стг«£ст ВИС

Мспыта тельн ы и

комплекс

Рис.44. Комплекс скелета модвли-Аля АСИ

Г

I

Г*

»

<1

о *

а ш

"5 * 65?

£11

и *

X Е п

X 0 (Л

2

У

* и д V-}

^ 1ш

е-

■ 4 Г

1а1 | *г г I

о!'!

L

%

О 5 * „

Н 2 ® 3-

•И И

X

е' г

1Щ

¿г

ь

ii-

Утомляемый ЦСЛ.'С?

Гене гото!» гармонически цел ев а и и и

1 &А.ОК V п ра&лени Л

ъ\т* \ с- [ ) *

Генератор слу-чаАикОг "г^алжло ( . Б ао к маештаскро- &ОНИЯ и усилений

и непрерывных п »еасио*

—>

£ & чвс-ги»«.т*<п# леэгг)1«?,'ШЯю^гдоЗ РиС. Оввбгцвнко* с*ема

ергами»о1*ии стохасти-чвлксго иоле а и ГУН? его

вес ер с* Да а генерации случайны* г.гецеесеь с »адо^ими амплитудными и спсктгаььиымм ХОРЙКГеГИбГИКОМИ

о

«с

я О

хо.

X

о

¿3

о и <

к

0 X

и

га

с

1 к

и <

с «

ч! •*'

6 X

о-

Рис.. 4 О. П гоБ*«ия0-огмент*Го»сиииА

нод«ли?о«ання »ОДач НаАЛ Я ИОСЛИ

pKO.C.i. Порспектиьная организация цент имитационного моделирования СДС ПоАлгиЮёакио«

Al

—í¡

Aî

к

A3

Поа»гн-

tí) Скетсиа Электропитания с нвнатаканым ЮТ©*»* >«>«>*Ьи и •оостаксые.нием

Q

0

□

Mï

моут-г

^^(матрииа комму-■/» тации)

5) логическая citftMfl модель

*0«%ИТИЯ «Vft0»0|,

Сдвыгма

л „ ,, »ГК09Ч

G- _ \\ S

ornai CS b) %гяи*к»а» диегнзмма исд«лн*о»анил /"*">яос»я— с»«тоямме

от ко» (анбо от каин он ио)

РисЛ9Л*иио» »гганига^им мцдолмгеяаимя » «Ивт«м« СИМОНА

рис.5.3.поан<и.о«тупний крммурято? (ac4h64044j

к уьухчим» Ч«1

Г7-енэв/9жа ИЬ - Ц|Ое 1п 6МП-ТаЬ - Л1к Си» .

Írм С-£4И Т-1«цд 0-С*1 У-К М-Лт» 1Мк1к

ГЧ-йпу/ГУ^Гб-И^П-С^ГЯ-ВмШГ»-^ МШ-СиН

а)

|двэа « 0 о о 1

———————1 *»Н*Ч

РЕНОНС

■^-вйов/йнсв ТА !п - М!к ОД

л** С-Сап М-ША Т-И 0-0*1 У-И Г4-Ат* У-и»*

------------- -- " " ' Й1'.М»Н

5)

> О □ О • 0 О О

| Кач*л> < Хв«*Ц «1

... ** .<„

ЧЧ'СГ^

- (

& и-

„г«*******!« Л"

П-||»|/8ы10« 1*> - Ма1к 1п 1ММ-1Л - М«1* ЛЛ Л Я-ЯЙЛАМ £-¿01« Т-Тг^д 0-0*1 У-Х Р4-Лгг» ЬНШк

-и>»к1 ^ГО>> Р7-Сцгг <-6о ЙПЯ-ЕмИ

Рис» Оэг«ииа<щия КИК и* основ» I

•льного ядра

Ь)

Рис.5«^-п»ммсж моделирования Аиноныче&кого УСТОИ«»А«ИМЯ «гнои»«**® «тпсч«ниыми вв\«*тани

Гвт"--»—-_

Л

-80- Приложение 1 (начало^

МН-СаВ/КЕШЕЬ 2.2

МП-СЛй/КЕПМЕ1. 2.2 - мощная универсальная интегрирующая среда для САПР, объединяющая в себе пакет графического ввода электрических схем МЙ-САО/СЕр 2.2 и систему логического временного моделирования и моделирования неисправностей МП-САО/ГЛООив 2.21

Основные возможности системы МВ-СЛР/КЕПНЕ1- 2.2:

ПП-СЛО/КППИЕ1. позволяет обыз-динить в единый комплекс системы, обеспечиающие различные этапы проектирования (ввод схем, доку-

утягутт •Т-ТТу-'Л-ТГ""^-

йь ет иезяв

Ыда (ЗЬгкгя ^ . ...

Й ■ """"""" "

У 8жг : ЁзЭей^ • *

Ш К1» к к* -сяа Ш И1 вж

ментировакиэ, **сделирс£с<(*'с ««

Т.П.). ""

МП-САО/КЕЙМЕ!. обеспечивает' гибкую настройку комплекса на конфетную технологию проекти-

имсющиеся у

средства про-

рования и пользователя вотирования .

МП-СА0/КЕПМЕ1. обеспечивает удобный интерфейс пользователя с комплексом на основе иерархических меню.

ГЛИ-САО/КЕЯМЕЬ обеспечивает единый интерфейс между подсистемами комплекса, а также между подсистемами комплекса и внешними системами (ОгСАО, Р-САО и т.п.) на основе интерфейсного

формата ЭОЯ, что обеспечивает открытость по данным и развиваемость комплекса.

МП-СА0/КЕЯНЕ1. имеет широкий набор утилит преобразования вРР-списаний, что обеспечивает легкое включение в комплекс новых подсистем.

М-11,0}

1ЯШТТР£:Т1Ш ЕХК

¿ХГ<| Ь(Т(,

>1Н(ТУРС<ОиГ 1МС4ЙН ) РГЖТУРООиГ НЛ«1 КЖ4Ш )

РШГО&ШТ нста )

см>< г

Приложение 1 (Vf-Лол*!)

MR-CAD/KERNEL 2.2

Принципы взаимодействия диетем в компясксо МП-САР

Единым форматом для передачи информации о структуре схемы и параметрах компонент и целей проектируемого устройства между системами комплекса принят формат структурного описанмя-SOF.-

Все преобразования, необходимые для учета особенностей различных систем, производятся на уровне SDF-огтисаний с помощью специальных утилит, входящих в состав комплекса.

Для передачи тестов между системами используется интерфейсный формат описания тестов-TOF.

Все системы, входящие в комплекс MB-CAD, должны в общем случае в своем составе иметь следующие утилиты:

♦ утилиту преобразования описания структуры схемы из внутренних форматов в формат SDF ( если система создает структурное описание);

♦ утилиту преобразования SDF-описания в свой внутренний формат (если система использует структурное описание);

» утилиту построения иерархии проекта (если система создает структурное описание);

, ♦ утилиту преобразования описания тестов из внутренних форматов в формат "ТОТ (если система создает тесты);

♦ утилиту преобразования TDF-описания в свой внутренний формат (если система использует тесты).

Другими словами, для того, чтобы какая-нибудь система смогла взаимодействовать с другими системами в комплексе MR-CAD, она должна 'уметь' принимать и/или передавать описание структуры схемы обрабатываемого устройства в формате SDF, и/или описание тестов в формате TDK

Смакми Ш-СЛО

Икгарфвким

г

>нии1и> «непын

Структурная «мим теимжио» MR-САД

Приложгние^прйолш.)

MR-CAD/GED 2.2

Графический редактор схем МП-САО/ОЕО 2.2

является наилучшим средством ввода, редактирования и документирования структурных, функциональных и принципиальных электрических схем.

Мгновенное обновление изображения на экране, высокая скорость трансляции, быстрота отладки схемы благодаря встроенному транслятору -все это обеспечит Вам ОЕОI Удобные контекстные меню команд, макрокоманды и широкий споктр воз- ^ можностей гарантируют простоту применения.

GED - универсальная и гибкая система благодаря комплексу произвольных макрокоманд и использованию Ваших служебных изображений, а также параметрам у элементов и цепей, предназначенным для Ваших систем.

Помимо проектирования схем GEO обеспечит возможность быстро нарисовать и оформить рисунок для Вашей документации и вывести его на матричный принтер, обеспечив высокое качество печати.

• Иерархические и многолистовые схемы

• Прекрасные документы на принтере и плоттере

• Автоматическое формирование перечня элементов

• Произвольные параметры компонентов и цепей

• Многоразрядные связи и выводы

• Мгновенный вывод на экран

• Встроенный редактор УГО

• Встроенный транслятор

• Автоуказание позиций с ошибками

• Синтез схемы по структуре

ИрЛ'ЛГПЖ'! ^Спу-ЛС '

иерархический проект - неограниченное количество уровней; максимальное количество листов в схема - 99;

листы схемы • десяти различных форматов, размеры которых задаются в конфигурации. Максимальный размер листа - 2000x2000 мм;

отображение схемы на экране • а графике (640x350 • EGA, 640x480 • VGA, 640x200 • CGA) в пяти масштабах, примерно соответствующих 2:1, 1:1,1:2, 1:4,1:8;

рисование связей, шин и размещение элементов на схеме - по дискретной изменяемой сетке. Остальные объекты графики могут размещаться произвольно;

вывод на принтер - в трех режимах с разным соотношением качества вывода и скорости печати. В случае, когда схема шире бумаги - полосами для склейки шириной 80, 132 или 160 позиций;

вывод на плоттер по протоколу HP-GL (Hewlett-Packard);

произвольное масштабирование при выводе на принтер и плоттер в диапазоне 1:100 -100:1;

объекты • схема (в виде совокупности листов схемы), лист схемы, функциональный узел или подсхема (проектная единица, представляемая в виде условного графического обозначения и схемы), элемент (в виде УГО), связь, групповая линия связи (шина), идентификатор сигнала (в виде метки), набор произвольных параметров для каждого элемента и цепи. УГО внешних выводов, различные УГО для оформления чертежей схем (штампы, таблицы, шкалы, заземления, подача питания ...), текстовый комментарий, линии (толстые, тонкие и пунктирные);

идентификация УГО в БД и на схеме - тип. номер части корпуса, разновидность изображения (что позволяет иметь несколько вариантов изображения одной и той же части элемента);

объекты УГО - линии (тонкие и толстые), прямоугольник, окружность, дуга, текст задаваемого размера и ориентации (0*и 30е), символы инверсии и динамического входа, поля имени (позиционного обозначения), типа (шифра), схемного и конструктивного адресов,,. 4 дополнительных поля (ключевое обозначение опрсдоляет пользователь), точка вывода с задаваемым именем вывода, номером контакта, электрическим ■пятом вывода (вход, выход, выход с тремя состояниями, выход с открытым коллектором или эмиттером, двунаправленный, двунаправленный с открытию коллектором или эмиттером, пассивный вывод, вывод земли/питания) и позицией отображения номера контакта;

транслятор изображения схемы - пакетный и встроенный с автоматизацией указания позиций с ошибками;

выходные форматы транслятора структуры - собственный формат SDF, PCAD ALT, OrCAD РСВ tl, PROTEL, Паса! Redac, САПР ДЕМОС. ЕСАПР ОСЭ;

описание связей - изображением цепей, связывание отдельных частей цепи ло совладению глобальных меток, связывание выводов питания и земли у всех УГО схемы с возможностью иметь несколько цепей питания и несколько - земли, групповыми и многоразрядными пиниями связи (шинами) с возможностью их разрыва и подключения к многоразрядному выводу схемы. Догтустимы многоразрядные выводы в УГО;

управление - командами через "всплывающие" меню или ключевыми символами, манипулятором типа "мышь", клавишами движения, макрокомандами;

редактор УГО • встроенный, обеспечивающий ввод УГО подсхем и библиотечных элементов, служебных УГО (выводов схемы, штампов, шкал, символов подключения к схемной земле и питанию и т.д.).

поставляемые библиотеки УГО - TTL (серии 155.530,533,1533.1531; примерно 1010 УГО; 590 Кбайт), ОЗУ. ПЗУ. ПЛМ, библиотеки матричных кристаллов К20К 'Домбай-ВМ-4", 1537ХМ2 Такт-6000", VG2 "БМК4.60Г, 1548ХМ1 ТРАЛ-Г, 1574ХМ1 "Дефлектор". 1515ХМ1. библиотека МПК 1843 "Дублер" (АМ|29300), библиотека импортной серии FAST, импортные микросхемы памяти, CMOS, INTEL, Z1LOG, MOTOROLA,

тип ПЭВМ - IBM PC/XT/AT и совместимые с ними;

операционная система • MS DOS 3.3 и выше;

тип адаптера дисплея - CGA, EGA. VGA и HERCULES:

режим экрана - графический, 640x350 (EGA), 640x480 (VGA), 640x200 (CGA);

объем занимаемого на диске места • 1 Мбайт (без библиотек).

220005. Республика Беларусь, Минск, а/я 66. Телефон/факс: 62-08-04

тп

l/y

Приложение ifofA»"*4

Л?

MR-CM)/MODUS 2.2

МВ-САО/МООив 2.2 - мощная универсальная система логического временного моделирования и моделирования неисправностей цифровых устройств и БИС !

Коякктщхит pwunofl W'X'ji'HH_

♦ Ориентация на интерактивную отладку моделируемой схемы и тестов.

♦ Возможность работы с моделями более 100 тыс. эквивалентны* вентилей даже на PC/AT 80286.

♦ возможность отладки не только ТЭЗ или БИС, но и целых блоков и даже , устройств с микропрограммным управлением.

♦ Поддержка иерархического проектирования.

♦ Возможность оценки качества тестов на функциональную и диагностическую полноту.

♦ Наличие мощных инструментальных средств создания и ведения библиотек базовых элементов.

♦ Возможность , получения и документирования практически любой информации о моделируемой схеме и процессе отладки;

♦ Наличие гибких средств настройки системы, позволяющих легко встроить ее в существующую САПР либо создать на ее основе новую.

Прклояанч« 1(»«нчяиие)

'Ш-СШЭ/ЕаООиЗ 2.2

?."Г5-СЛЗ,1!ОП1!3 сбеспачнагет ссбытиЯное г/одолирояание с «диничнгл-и. комжяльголдо и ргссчотиш,".) зэдсржхздзд элементов с использооемигм гро^гояыгого алфавита моделирования в пределах от 3 до 0 ансчениЧ; (¿Л-САС/МСВиЭ обоспачисает скорость моделирования болоа 10 ть>сяч событий в секунду при обьеш модели до 65 тысяч пряметисов ( Солее 103 тысяч гтиаапзтних вентмлсЯ);

обзепэтиюет моделирование в ригамэ сравнения роаядеЯ схемы с эталонными значениями;

МИ-СДП/МОШЗ обоспачипгет модслярованио нгисправиостеЯ типа кснстзнтниЯ '0' к конста>гшая '1' с оценкой полноты длапюстачгсюк тоегтга. При этом учитываются аквивалентные (тождественные) неисправности; (Л1-САЛ/1"0Сиз обеспечивает моделиросаииэ в режима обнаружения рисков сбоя с возможностью их трассировки 'неопределенным' значенном сигнала. При этом ведется накопление списка обнаружение рисков;

М'З-СЛОДЮОиз обеспечивает моделирование а ретамэ контроля длительности цикла;

МП-СЛО/МСЮиз а процессе моделирования произоояит подсчет подкопти переключения вькодов базовых элементов в состояние '0' и состояние '1'. МЯ-САЕУМООиз обеспечивает интерактивную отладку моделч :

- просмотр и анализ временных диаграмм в любой точка схемы;

- просмотр и редактирование состояния любого компонента и состояние любой цепи в момент останова;

- просмотр и редактирование содержимого ОЗУ,ПЗУ;

- загрузил из файла и сохранение з «файл содержимого ОЗУ,ПЗУ;

- отслеживание источников н приемников выбранной цепи;

- останов моделирования по требованию пользователя, либо при достижении . заданного модельного времени, либо при выполнении заданного условия

останова;

- сохранение состояния модели и режимов моделирования и продолжение моделирования с сохраненного состояния □ последующих сеансех моделирования.

МВ-САО/МООив позволяет одновременно (для одной схемы) использовать до 1В библиотек моделей базовых злементов;

МП-САО/МСЮиЗ обеспечиваат контроль корректности временных соотношений га вызодах элементов по результатам моделирования;

МД-СЛО/МОШЗ обеспечивает ввод и редактирование тестов с помощью специализированного тестового редактора;

11ш^шзюаив^£РгамшнслЕпх1гшп1ДИй_яоэдета для й'ЛШХ!ЦЦ-НР-0ИШИП-Д 11510.1 ДКI МП-СЛР/МОРЦЗ_2хД1

Минимальная Оптималыаая /■

Компьютер РС/АТ 80283 рс/лт еоз^б 1

гим 1М 4М ' Ц

свободного места на НОО >5М >ш , - {> ^ ж

V