Назва дисципліни Дослідження і проектування комп ютерних систем та

Назва дисципліни: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж Лектор: доктор технічних наук, професор Теслюк Василь Миколайович

Види занять Форма Курс Семест р Лекції, (год. ) Прак. занятт я (год. ) Лабор. заняття (год. ) Денна 5 2 36 - 12 5 41 121 2 Заочна 5 2, 3 10 - 8 - 18 144 3 навчання ІНДЗ (год. ) Разом (год. ) СРС (год. ) Теслюк В. М. Курс: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж Іспит

Список тем курсу Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ. 1. Основні поняття та визначення курсу. 2. Принципи системного підходу до проектування. 3. Поняття системотехніки. 4. Класифікація методів та технологій проектування складних систем та мереж. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ. 1. Ієрархічні рівні проектування. 2. Стадії проектування. 3. Типові проектні процедури. 4. Елементи технічного завдання на проектування. Тема 3. Методи структурного синтезу КСМ. 1. Класифікація методів синтезу. 2. Алгоритм розв’язання задач структурного синтезу. 3. Методи генерування множини альтернативних рішень. 4. Метод генерування множини альтернативних рішень на основі І-АБО дерев. 5. Морфологічні таблиці. 6. Методи зменшення потужності множини альтернативних рішень. 7. Метод гілок та границь. 8. Приклади розв’язання задач структурного синтезу складних систем та мереж. Тема 4. Єврістичні методи синтезу КСМ. 1. Класифікація єврістичних методів синтезу. 2. Метод “мозкового штурму”. 3. Методи асоціацій та аналогій. 4. Синектика. 5. Методи контрольних запитань та колективного блокноту. 6. Метод “матриць відкриття”. Теслюк В. М. Курс: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж

Список тем курсу Тема 5. Методи та моделі параметричного синтезу. 1. Алгоритм розв’язання задач параметричного синтезу. 2. Класифікація типових задач параметричного синтезу. 3. Методи параметричного синтезу з використанням теорії кореляції та чутливості. 4. Приклади розв’язання задач параметричного синтезу систем та мереж. Тема 6. Основи теорії оптимізації. 1. Особливості та місце задач оптимізації при розв’язанні задач синтезу. 2. Поняття критерія оптимізації. 3. Поняття цільової функції. 4. Поняття проектних параметрів. 5. Види обмежень. 6. Класифікація методів оптимізації. Тема 7. Методи одновимірної та багатовимірної оптимізації. 1. Методи одновимірної оптимізації. 3. Методи розв’язання задач лінійного програмування. 4. Методи розв’язання задач безумовної оптимізації. 5. Методи розв’язання задач умовної оптимізації. 6. Приклади розв’язання задач оптимізації в процесі синтезу систем та мереж. Теслюк В. М. Курс: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж

Список тем курсу Тема 8. Методи багатокритеріальної оптимізації. Поняття задачі багатокритеріальної оптимізації. 1. 2. Причини багатокритеріальності. 3. Класифікація методів розв’язання задач багатокритеріальної оптимізації. 4. Метод головної компоненти. 5. Метод поступок. 6. Метод комплексного критерію. 7. Метод Гермейєра. 8. Метод справедливого компромісу. 9. Метод умовного центра мас. 10. Метод ідеальної точки. 11. Парето множина, оптимальність за Парето. 12. Застосування генетичних алгоритмів при розв’язанні задач багатокритеріальної оптимізації. Тема 9. Методи згортки векторних критеріїв. 1. Адитивний критерій. 2. Мультиплікативний критерій. 3. Мінімаксний та максимінний критерії. 4. Методи визначення важливості критеріїв: метод ранжування, метод приписування балів. 5. Приклади розв’язання задач багатокритеріальної оптимізації в процесі синтезу систем та мереж. Тема 10. Аналіз і дослідження КСМ з використанням мереж Петрі. 1. Особливості мереж Петрі. 2. Прості МП. 3. Властивості мереж Петрі. 4. Побудова графа досяжності станів системи. Теслюк В. М. Курс: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж

Список тем курсу Тема 11. Аналіз і дослідження КСМ з використанням розширень мереж Петрі. 1. Ієрархічні МП. 2. МП з пріоритетами. 3. Інгібіторні МП. 4. Стохастичні МП. 5. МП з параметром часу. 6. Кольорові МП. 7. Приклади застосування МП. 8. Програмні засоби аналізу систем з використанням мереж Петрі. 9. Приклади аналізу та дослідження систем та мереж з допомогою МП. Тема 12. Методи генерування випадкових величин. 1. Загальні вимоги до генераторів ВВ. 2. Класифікація ГВЧ. 3. Методи генерування ВВ. 4 Метод середніх квадратів. 5. Метод середніх добутків. 6. Метод перемішування. 7. Конгруентні методи. 8. Перевірка якості ГВЧ. 9. Методи генерування ВВ за заданим законом розподілу. Тема 13. Методи генерування ВВ за заданим законом розподілу. 1. Метод зміни інтервалу зміни ВВ для рівномірного закону розподілу. 2. Метод ступінчастої апроксимації. 3. Метод відсікання. 4. Метод оберненої функції. 5. Табличний метод. Тема 14. Основи теорії систем масового обслуговування. 1. Поняття системи масового обслуговування. 2. Складові СМО. 3. Класифікація СМО. 4. Параметри СМО. Теслюк В. М. Курс: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж

Список тем курсу Тема 15. Аналіз і дослідження КСМ з використанням одноканальних систем масового обслуговування. 1. Детерміновані одноканальні СМО. 2. Одноканальні розімкнуті СМО з найпростішим потоком надходження вимог до системи. 3. Одноканальні замкнуті (потік вимог Пуассонівський) – з очікуванням. 4. Приклади аналізу та дослідження систем та мереж з використанням одно канальних СМО. Тема 16. Аналіз і дослідження КСМ з використанням багатоканальних систем масового обслуговування. 1. Розімкнута багатоканальна СМО з очікуванням ( потоки вимог Пуассонівські). 2. Розімкнута багатоканальна СМО з відмовою (потоки вимог Пуассонівські). 3. Замкнута багатоканальна СМО з очікуванням (потоки вимог Пуассонівські). 4. Приклади аналізу та дослідження систем та мереж з використанням багатоканальних СМО. Тема 17. Синтез, аналіз та дослідження КСМ в системі GPSS Word. 1. Особливості системи GPSS Word. 2. Особливості моделювання в системі GPSS Word. 3. Основи роботи в системі GPSS Word. 4. Оператори мови GPSS. 5. Приклади синтезу, аналізу та дослідження систем та мереж в системі GPSS Word. Тема 18. Методи та моделі імітаційного моделювання КСМ. 1. Особливості імітаційних моделей. 2. Області застосуванні імітаційного моделювання. 3. Алгоритм побудови імітаційних моделей. 4. Метод Монте-Карло. 5. Приклади застосування методу Монте-Карло в процесі проектування та дослідження КСМ. Теслюк В. М. Курс: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж

Лабораторні роботи Лабораторна робота № 1. Ознайомлення з системою розв’язання одно- та багатоекстремальних задач оптимізації. Лабораторна робота № 2. Розв’язання одноекстремальних задач оптимізації в процесі структурного та параметричного синтезу КСМ. Лабораторна робота № 3. Розв’язання багатоекстремальних задач оптимізації в процесі структурного та параметричного синтезу КСМ. Лабораторна робота № 4. Ознайомлення з основами роботи в системі Petri. Net. Лабораторна робота № 5. Розв’язання задач аналізу в КСМ з використанням мереж Петрі. Лабораторна робота № 6. Ознайомлення з основами роботи в системі GPSS World. Лабораторна робота № 7. Розв’язання задач аналізу в КСМ з використанням теорії систем масового обслуговування. Теслюк В. М. Курс: Дослідження і проектування комп’ютерних систем та мереж

Ріст продуктивності інтегральних схем У відповідності із законом Мура 1012 256 G 64 G 1011 Память 1010 16 G 4 G 1 G Mc. Kinley Merced Транзистори/чіп 256 M 64 M 108 16 M 107 30 хв. музики 4 M 1 M 106 256 k 64 k 105 16 k 4 k 1 k 103 1970 4004 8086 V s i 486 80386 80286 Процесори Pentium IV Pentium III Pentium II PPC 620 Pentium Pro Pentium 6 днів музики 4 години відео 2. 000 стр. Джерело: Siemens ICN 109 104 1 T Intel Motorola 1980 2000 2010 1990 Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ 2020

Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу Проектування – це комплекс робіт ціллю яких є отримання опису ще неіснуючого технічного об’єкта, який достатній для реалізації та виготовлення об’єкта в заданих умовах. Види проектування: • автоматичне (проектні операції та процедури виконує ППП/ПМК/ПТК/САПР); • автоматизоване (ряд проектних операцій та процедур виконує розробник, а частину - ППП/ПМК/ПТК/САПР ); • ручне (усі проектні операції та процедури виконує розробник). Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу Об’єктом проектування (ОП) будемо називати вироби (для прикладу, автомобіль, інтегральна схема, персональний комп’ютер тощо) чи процес (технологічний процес виготовлення двигуна автомобіля, інтегральної схеми, літака та ін. ). Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу Система автоматизованого проектування (САПР) – це організаційно-технічна система, яка включає комплекс засобів автоматизації проектування (АП), що взаємодіє з підрозділами проектної організації та виконує автоматизоване проектування. (Auto. CAD, Solid. Works, Archi. CAD, Spice, Cadence, Coventor та інші. ) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Принципи системного підходу до проектування Основний загальний принцип системного підходу полягає в розгляді частин явища чи складної системи з врахуванням їх взаємодії. Системний підхід передбачає вивчення структури системи, типізацію зв’язків, визначення атрибутів та аналіз впливу зовнішнього середовища. Приклад 1. Телевізори. Куба. Середовище функціонування. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Підходи до автоматизації проектування Інтерпритація ти конкретизація системного підходу має місце в ряді відомих підходів з іншими назвами: 1. Структурний підхід; 2. Блочно-ієрархічний підхід; 3. Об’єктно-орієнтований підхід. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Структурний підхід, як різновид системного, необхідно синтезувати варіанти системи з компонентів (блоків) та оцінити отримані варіанти при їх частковому чи повному переборі з попереднім прогнозуванням основних характеристик варіантів системи (альтернатив). Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Блочно-ієрархічний підхід до проектування використовує ідеї декомпозиції складних описів об’єктів та відповідно засобів їх побудови на ієрархічні рівні і аспекти, вводиться поняття стилів проектування (нисхідне, висхідне, паралельне, наскрізне), встановлює зв’язок між параметрами сусідніх рівнів. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Застосування системного підходу (1) Під час проектування складних систем часто використовується системний підхід, згідно з яким система розглядається з позицій переходу від загального до часткового. Системний підхід дає змогу на всіх етапах дослідження системи та побудови її моделі врахувати всі фактори пропорційно до їх важливості. Системний підхід означає, що будь-яка система є інтегрованим цілим навіть тоді, коли вона складається з окремих підсистем, причому проектування системи починається з формулювання мети її функціонування. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Застосування системного підходу (2) Практичне застосування системного підходу до проектування технічних пристроїв та процесів різного функціонального призначення втілено в блочно-ієрархічному підході, який передбачає використання принципу ієрархічності для структурування представлень про об’єкти за ступенем деталізації описів та принцип декомпозиції (блоковості, модульності) для розбиття представлень кожного рівня на складові (довершені блоки) з можливістю їх по блокового аналізу та синтезу. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

ММ мікро-, макро- та метарівнів 1. Метарівень проектування; 2. Макрорівень проектування; 3. Мікрорівень проектування. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

ММ мікро-, макро- та метарівнів (2) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

ММ мікро-, макро- та метарівнів (3) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

ММ мікро-, макро- та метарівнів (4) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Рівні проектування в САПР. Електроніка Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Рівні розроблення МЕМС “згори донизу” Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Приклад розроблення МЕМС “знизу догори” Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Паралельне розроблення елементів МЕМС Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Математична формалізація блочно -ієрархічного проектування МЕМС 1. , , 2. , , 3. , , . Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування механічних систем Для випадку застосування блочноієрархічного підходу до проектування механічних систем, найчастіше використовують такі назви рівнів: • рівень проектування комплектів; • агрегатів; • зібраних одиниць; • деталей. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування житлових систем • рівень проектування міст; • кварталів; • вулиць; • будинків. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування інтелектуального будинку (1) • інтелектуальний будинок (2); • рівень підсистем (3); • рівень каскадів підсистем (4); • рівень елементів підсистем (5). Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування інтелектуального будинку (2) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування інтелектуального будинку (2) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування інтелектуального будинку (2) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування інтелектуального будинку (3) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування інтелектуального будинку (4) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості проектування інтелектуального будинку (5) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Сучасні тенденції в проектуванні спеціалізованих систем Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Об’єктно-орієнтований підхід до проектування (1) Ряд важливих структурних принципів, які використовуються в процесі розроблення інформаційних систем і перш за все їх програмного забезпечення, виражений в об’єктноорієнтованому підході до проектування. проблеми керування складністю та інтеграції програмного забезпечення: розподіляючи представлення в програмі дані і процедури між класом об’єктів; опис ієрархій об’єктів та відношень наслідування властивостями об’єктів різних рівнів ієрархії; між рахунок помилкових дій тощо, шляхом розмежування доступу до певних категорій даних в об’єктах. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Об’єктно-орієнтований підхід до проектування (2) Інтелектуальні функції будинку реалізуються з використанням спеціального програмного забезпечення. 1. Програмна система. 2. Програмні підсистеми. 3. Підпрограми. 4. Стандартні програми. 5. Мікропрограми. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Об’єктно-орієнтований підхід до проектування (3) Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Об’єктно-орієнтований підхід до проектування (4) Фрагмент коду реалізації підсистеми package org. lp. tool. experiment. ui; import java. awt. Border. Layout; import java. awt. event. Action. Event; import java. awt. event. Action. Listener; import java. awt. event. Mouse. Event; import java. awt. event. Mouse. Listener; import java. awt. image. Buffered. Image; . . . Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Об’єктно-орієнтований підхід до проектування (5). . . public void perform. Freq. Analysis(){ String. Builder log = new String. Builder(); XYSeries series = new XYSeries(""); XYSeries. Collection xy. Dataset = new XYSeries. Collection(series); JFree. Chart chart. Pane = Chart. Factory. create. Histogram ("Гістограма", // Title "X", // X-Axis label "n[j]", // Y-Axis label xy. Dataset, // Dataset Plot. Orientation. VERTICAL, false, false ); . . . Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Особливості підходів до проектування 1. Структуризація процесу проектування, яка виражається декомпозицією проектних задач і документації, виокремленням стадій, етапів, проектних процедур, така структуризація є сутністю блочноієрархічного підходу до проектування. 2. Ітераційний характер проектування. 3. Типізація та уніфікація проектних рішень та засобів проектування. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Висновки 1 1. До проектування інтелектуального будинку використовується блочноієрархічний підходу. 2. Для інтелектуалізації функцій – використовується спеціалізоване програмне забезпечення. 3. До проектування програмного забезпечення, як правило, використовується об’єктно-орієнтований підхід. Теслюк В. М. Тема 1. Основи автоматизованого проектування КСМ

Задачі проектування (1) Процес проектування будь-якого об’єкта передбачає, як правило, використання типових задач: • • задача аналізу; задача синтезу задача оптимізації; задача верифікації. Проектна задача називається типовою, якщо вона призначена для багаторазового використання при проектуванні багатьох типів об’єктів. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття задач синтезу Синтез полягає в створенні опису об’єкта, а аналіз — в визначенні властивостей та дослідженні працездатності об’єкта за його описом, тобто при синтезі створюються, а при аналізі оцінюються проекти об’єктів. Задачі синтезу поділяються на задачі структурного синтезу чи параметричного синтезу. Ціллю задач структурного синтезу є визначення структури об’єкта — списку типів елементів, з яких складається об’єкт, і зв’язків між елементами в складі об’єкта. Параметричний синтез полягає в визначенні числових значень параметрів элементів при заданій структурі та умовах працездатності на вихідні параметри об’єкта, тобто при параметричному синтезі неохідно знайти точку чи область в просторі внутрішніх параметрів, де виконуються ті чи інші умови (як правило, умови працездатності). Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Задачі структурного синтезу. Приклад 1. 2. 3. 4. 5. Визначення фізичних принципів роботи проектованого пристрою. Проектуваня структури та архітектури пристрою. Формування технічної документації. Формування технічного завдання. та ін. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (1) Провівши аналіз підсистеми “Розумний будинок”, можна стверджувати, що більшість підсистем включають засоби збору інформації про певний процес (температуру, вологість, наявність води чи газу та ін. ), засоби опрацювання інформації (контролер, комп’ютер) та виконавчі засоби (сигналізатори звуку, прилади для перекривання води та газу, засоби повідомлення власника через інтернет та ін. ). Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем. Аналоговий сигнал (2) ← Підсистема поливу саду Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем. Цифровий сигнал (3) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (4) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (5) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (6) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (7) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (8) Особливості такої підсистеми!!! Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (9) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Типові структури підсистем (10) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Висновки 2 1. Визначення (нових!!!) фізичних принципів роботи підсистем інтелектуального будинку. 2. Проектування (нових з вищим рівнем інтелектуалізації функцій!!!) структури інтелектуального будинку. 3. Формування технічного завдання на вимоги до підсистем інтелектуального будинку. 4. Доповнення новими підсистемами (керування робото-технічними засобами, система забезпечення життєдіяльністю людини, безконтактні системи зарядки батарей тощо). Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Задачі аналізу (1) Задачі аналізу поділяються багатоваріантного аналізу. на задачі одно- чи При одноваріантному аналізі (задача розрахунку) відомі значення внутрішніх та зовнішніх параметрів, необхідно визначити значення вихідних параметрів об’єкта. Багатоваріантний аналіз полягає в дослідженні властивостей об’єкта в деякому просторі області внутрішніх параметрів. Такий аналіз потребує багаторазового розв’язку системи рівнянь (багаторазового виконання одноваріантного аналізу). Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Задачі аналізу (2) 1. На основі теорії мереж Петрі. 2. На основі систем масового обслуговування. 3. Теорії множин та ін. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Класифікація типових проектних процедур ЗАДАЧІ ПРОЕКТУВАННЯ АНАЛІЗ Одноваріантний аналіз (розрахунок) аналіз статики аналіз динаміки аналіз в частотній області аналіз стійкості тощо СИНТЕЗ Багатоваріантний аналіз чутливості статистичний аналіз розрахунок залежностей вихідних параметрів Параметричний синтез розрахунок параметрів елементів призначення технічних вимог ідентифікація математичних моделей Структурний синтез вибір принципів функціонування вибір технічних рішень Оформлення документації Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Вкладеність проектних процедур СИНТЕЗ ОПТИМІЗАЦІЯ Багатоваріантний аналіз Одноваріантний аналіз Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Вкладеність проектних процедур. Висновки. Вкладеність означає, по-перше, що аналіз входить як складова частина в оптимізацію, а оптимізація в синтез і подруге, однократне виконання оптимізації потребує багаторазового виконання аналізу, а однократне виконання синтезу потребує багатократного виконання процедури оптимізації. Очевидно, що такий же характер взаємодії мають процедури аналізу - однократний багатоваріантний аналіз заснований на використанні багаторазового одноваріантного аналізу. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Вкладеність проектних процедур. Приклад Неважко підрахувати, що синтез проектного рішення на черговому етапі проектування може вимагати виконання надмірно великої кількості варіантів аналізу і відповідно надзвичайно великих затрат машинного часу та людських ресурсів. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Вкладеність проектних процедур. Приклад (2) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Вкладеність проектних процедур. Аналіз результатів. Один зі шляхів рішення цієї проблеми застосування достатньо точних і складних математичних моделей і алгоритмів аналізу тільки на завершаючих ітераціях синтезу. Для більшості розглядуваних варіантів структури, при цьому, виконується лише попередня оцінка на основі непрямих критеріїв, спрощених моделей та алгоритмів. Така оцінка дасть змогу без суттєвих витрат обчислювальних ресурсів відсіяти більшість безперспективних варіантів і залишити для ретельного аналізу мале число варіантів. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу Під параметром будемо розуміти величину, яка виражає властивість об’єкта проектування (системи), або його частини чи впливу зовнішнього середовища на об’єкт розроблення (систему). “Фазова змінна” – величина, яка характеризує енергетичне чи інформаційне наповнення елемента або підсистеми. Сукупність значень фазових змінних зафіксованих в певний момент часу процесу функціонування називається станом об’єкта проектування (моделювання). Під поведінкою (динамікою) будемо розуміти зміну станів об’єкта (системи) в процесі функціонування. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу Усі параметри будь-якого об’єкта проектування можна розділити на чотири основні групи: • вхідні параметри (Хвх. ), (вхідними параметрами об’єкта проектування будемо називати такі параметри, якими ми можемо керувати, або з допомогою яких керуємо об’єктом); • зовнішні (Хзов. ), (до параметрів зовнішнього середовища відносяться такі параметри, як температура оточуючого середовища, вологість, тиск, вібрації та інші. ); Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу • внутрішні (Хвн. ), (внутрішні параметри об’єкта дають змогу характеризувати внутрішню структуру об’єкта та описати функціонування певних складових даного об’єкта. До них відносяться, у випадку розгляду тієї ж електричної схеми, опори резисторів, ємності конденсаторів, індуктивності котушок, товщини провідників та інше. ); • вихідні параметри (Хвих. ), (вихідні параметри об’єкта проектування залежать від вхідних, зовнішніх та внутрішніх параметрів). Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Основні поняття та визначення курсу , , . П’ята група параметрів - стан системи ? ? ? Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ ,

Основні поняття та визначення курсу Модель – це спеціальний об’єкт, який в деякому сенсі та з певною ступінню подібності заміняє оригінал. Дещо інші визначення. Модель — це об’єкт чи система об’єктів, які в певній мірі подібні до об’єкта моделювання (проектування), дають змогу відобразити основні властивості об’єкта розгляду, процесу чи явища і описують вихідні параметри моделювання (проектування). Модель — це замінник оригіналу, що дає змогу вивчати або фіксувати деякі властивості оригіналу. Модель являє собою абстрактний опис системи (об’єкта, процесу, проблеми, поняття) в деякій формі, яка відмінна від форми їх реального існування. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад оригіналу та моделі Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад тривимірних конструкцій моделей людини Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад досліджень моделей в аеродинамічної труби Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад оригіналу та моделі підсистеми водозабезпечення Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад моделі для оцінки інтелектуальних здібностей людини Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Гносеологічні моделі Модель сонячної системи Модель світового океану Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Сенсуальні моделі (вплив на людину музики, мистецтва і т. д. ) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття системи Система – множина елементів, які знаходяться у відношеннях та зв’язках між собою. Елемент системи – така частина системи, представлення про яку не доцільно піддавати проектуванні подальшому розбиттю. Підсистема – частина системи (підмножина елементів та їх взаємозв’язки), яка володіє властивостями системи. Надсистема – система, по відношенню до якої система, яку розглядають є підсистемою. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття системи. Приклад НАДСИСТЕМ А Галактика СИСТЕМА Сонячна система ПІДСИСТЕМ А Земля Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття системи. Приклад НАДСИСТЕМА Інтелектуальне місто СИСТЕМА Інтелектуальний будинок ПІДСИСТЕМА Мікросхема Приклад 1. Івано-франківськ. Виготовлення МС. Приклад 2. Івано-франківськ. Культура виготовлення МС. As. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття складної системи Складна система – система, яка характеризується великим числом елементів та великим числом зв’язків між її складовими. Характерними ознаками складних систем є великі розміри як за кількістю складових частин, так і за кількістю параметрів, що характеризують процес їх функціонування. Складність поведінки системи, як єдиного цілого, обумовлена різноманітністю взаємоперетинаючих зв’язків між її елементами, а також цілеспрямованістю та багатофакторністю функціонування. Отже складна система характеризується наступними властивостями: цілісності, ціленаправленості, можливістю поділу на складові, ієрархічності, багатоаспектністю. Тому такі системи принципово неможливо точно описати і Приклад. 10000 парам. Амер. косм. Кораб. Приклад. Перший Комп. Стецюк передбачити їх поведінку. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття структури Структура міжними. – набір елементів та зв’язки Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття архітектури Архітектура Структура функціонально= + топологічна схема !!!. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття алгоритму та форми їх представлення Під алгоритмом будемо розуміти набір кроків для досягнення поставленої мети. Алгоритм — точне та зрозуміле предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи. Алгоритм — система правил, сформулированная на понятном исполнителю языке, которая определяет процесс перехода от допустимых исходных данных к некоторому результату и обладает свойствами массовости, конечности, определенности, детерминированности. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Метод моделювання Під методом будемо розуміти спосіб розв’язання деякої складної задачі. Досить часто під методом розуміють об’єднання моделей та алгоритмів для розв’язання деякої складної задачі, що акцентує увагу на складових і підпорядкованості моделей та алгоритмів терміну метод. При моделюванні та проектуванні складних систем застосовують такі методи аналітичного, чисельного, імітаційного, натурного і напівнатурного моделювання. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття методології моделювання (проектування) Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад методології моделювання (проектування) Методологія системного (структурного) проектування ІБ. Коло методів: Морфологічний метод, метод гілок та границь, метод автоматизованого синтезу схемних ММ, методи аналізу на основі теорії мереж Петрі. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття стратегії та технології моделювання (проектування) Приклад 1. Північний полюс. Приклад 2. Ленін. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Різновиди стратегій проектування (1) а) Лінійна б) Циклічна Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Різновиди стратегій проектування (2) в) Розгалужена г) Адаптивна Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад загальної технології проектування ІБ Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття інформаційної технології Інформація є одним з найцінніших ресурсів суспільства на рівні з такими традиційними матеріальними видами ресурсів, як нафта, газ, корисні копалини і ін. , а значить, процес її переробки аналогічно з процесами переробки матеріальних ресурсів можна сприймати як технологію. Хто володіє інформацією – той володіє світом. Інформація ↔ Дані Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття інформаційної технології Складові технології матеріального виробництва: сировина, методи, обладнання (засоби), продукт. Складові інформаційної технології: інформація, методи, обладнання (комп’ютери), інформація нової якості, яка достатня для прийняття рішень. Приклад 1. Пайка. Електрон. Сухоносов. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття інформаційної технології Інформаційна технологія – процес, що використовує сукупність засобів і методів збору, отримання, накопичення, зберігання, обробки, аналізу і передачі даних (первинної інформації) в організаційній структурі з використанням засобів обчислювальної техніки для отримання інформації нової якості про стан об'єкта, процесу або явища (інформаційного продукту). Мета інформаційної технології – виробництво інформації для її аналізу людиною і прийняття на його основі рішення по виконанню якої-небудь дії. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття інформаційної технології 1. Найбільш вдале визначенням поняття інформаційної технології дав академік Глушков В. М. , який трактував її як людино-машинну технологію збору, опрацювання та передачі інформації, яка грунтується на використанні обчислювальної техніки. 2. Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, ИТ — это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Приклад 1. ПК “МИР”. Приклад 2. Функціонування ЕОМ. Приклад 3. Автоматизація економіки. Кібернетика Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Поняття “нової”, “сучасної” та “комп’ютерної” ІТ Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Структура інформаційних технологій аналізу та синтезу ІБ Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Стадії проектування Виконання проектних робіт можна розподілити як в часі, так і по підрозділах проектної організації. При часовому розподілі робіт по створенню нових об’єктів процес проектування поділяється на стадії і етапи. Розрізняють 8 стадій: передпроектні дослідження, технічне завдання, технічна пропозиція, ескізний проект, технічний проект, робочий проект, виготовлення, відладка, випробування і ввід в дію. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Етапи проектування (1) Етап науково-дослідних робіт (НДР). Об’єднує стадії: передпроектні дослідження, технічне завдання і частину технічної пропозиції. На цьому етапі проводять дослідження по пошуку нових принципів функціонування, нових структур, фізичних процесів, нової елементної бази, технічних засобів тощо. Етап дослідно-конструкторських робіт (ДКР). Об’єднує стадії: частину технічної пропозиції, ескізний проект. Тут розглядаються питання детального конструкторського пророблення проекту. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Етапи проектування (2) Етап робочого проектування. Об’єднує стадії: робочого проекту, виготовлення, відлагодження і випробування, ввід в експлуатацію. На цьому етапі проробляються схемні, конструкторські та технологічні рішення, проводять випробування, виготовлення. Розподіл робіт між підрозділами виконуюють з використанням блочноієрархічного підходу до проектування. Приклад 1. Вартість усунення помилки проектуванні. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Рівні проектування Вертикальні рівні Функціональний Алгоритмічний Горизонтальні рівні Системний Програмування систем Логічний Конструкторський Технологічний Шафа, стійка Принципова схема технологічного процесу Панель Програмування модулів Схемотехнічний ТЕЗ Маршрутна технологія Модуль Компонентний Програмування мікропрограм Кристал Технологічні операції Комірка Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Рівні проектування Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Вертикальні рівні проектування (аспекти проектування) 1. Функціональний. 2. Алгоритмічний. 3. Конструктивний. 4. Технологічний. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Функціональне проектування включає в себе аналіз технічного завдання (ТЗ) і на його основі вибір з системних позицій методи побудови і шляхів реалізації обчислювального процесу в системі; пов’язано з аналізом і синтезом блоків системи; полягає в розробці функціональних і принципових схем. Тут визначаються принципи функціонування та важливі параметри і характеристики системи. Основні задачі функціонального проектування наступні: розробка структурних схем; визначення вимог до вихідних параметрів; аналіз і формування ТЗ на розробку окремих блоків системи; синтез функціональних і принципових схем одержаних блоків; контроль і вироблення діагностичних тестів; перевірка працездатності синтезованих блоків; розрахунки параметрів пасивних компонентів і визначення вимог до параметрів активних компонентів; вибір фізичної структури, топології компонентів; розрахунки параметрів дифузійних профілів і напівпровідникових компонентів, електричних параметрів, параметрів технологічних процесів епітаксії, дифузії, окиснення та інші; ймовірнісні вимоги до вихідних параметрів компонентів. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Алгоритмічне проектування полягає в розроблені алгоритмів функціонування та створення математичного забезпечення систем. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Конструкторське проектування полягає в реалізації принципових схем в заданому конструктивному базисі. При цьому вирішуються питання вибору форм і матеріалів, вибору типорозміру, компоновки, розміщення елементів, трасування з’єднань, контролю. Основні задачі конструкторського проектування наступні: покриття функціональних схем, тобто одержання принципових електричних схем; конструкторський розрахунок геометричних розмірів компонентів і площі приміщення; компонування елементів; розміщення елементів з врахуванням конструкторських схемотехнічних і технологічних обмежень; трасування з’єднань, контроль топології; проектування фотошаблонів; випуск конструкторсько-технологічної документації. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Технологічне проектування полягає в розв’язку задач технологічної підготовки виробництва – розробці принципової схеми, маршрутів, операцій і переходів технологічних процесів виготовлення деталей, збірки і монтажу вузлів, включаючи вибір оснащення, інструменту, технологічного обладнання і т. п. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Горизонтальні рівні функціонального проектування мікроелектронних систем (1) 1. Системний. 2. Логічний. 3. Схемотехнічний. 4. Компонентний. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Горизонтальні рівні функціонального проектування мікроелектронних систем (2) На системному рівні визначають загальну структурну схему, структурні схеми основних блоків. На логічному рівні створюють функціональні і принципові схеми ЕОМ. Тут відокремлюють підрівні – регістровий і вентильний. На регістровому підрівні проектують пристрої із модулів (функціональних вузлів) типу регістрів, лічильників суматорів, інтеграторів і т. п. На вентильному рівні проектуються пристрої і модулі із окремих логічних вентилів і тригерів. Алгоритмічне проектування використовується для розробки програмного забезпечення ЕОМ. Для великих програмних систем переважно використовують набір ієрархічних рівнів, два із котрих є основними. На першому планують всю програмну систему і розробляють схеми алгоритмів на основі програмних модулів. На другому проводять програмування модулів на заданій алгоритмічній мові. Конструкторське проектування складається із ієрархічних рівнів проектування компонентів, ВІС, типових елементів заміни, панелей, стійок, шкафів. Тут в основному використовується висхідне проектування. Технологічне проектування складається із рівнів проектування принципової схеми технологічного процесу, технологічних маршрутів, технологічних операцій. Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Вартість виправлення помилки внесеної в проект на різних стадіях Вартість внесення змін в проектне рішення на різних стадіях виробництва мікроелектронних виробів (IEEE) Стадія Вартість (в амер. долларах) Виробництво 10. 000 Випробування 1. 000 Планування 100. 000 Тестування 10. 000 Проектування 1. 000 Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Приклад технічного завдання Теслюк В. М. Тема 2. Структура процесу автоматизованого проектування КСМ

Дякую за увагу!