2015-10-22
251
Проектированиеустройств сбора и обработки информации (УСОИ) включает следующие основные этапы, реализуемые обычно итерационно.
1. Системный анализ. Целью этого этапа является определение требований и ограничений на основные характеристики УСОИ.
Перечень требований включает: цель разработки и назначение УСОИ, класс или набор реализуемых алгоритмов, порядок и способ взаимодействия УСОИ с внешними устройствами или системами, типы и количество входных и выходных данных, характеристики УСОИ - точность, производительность, надежность и др. В перечень ограничений включаются возможные пределы значений характеристик устройства, отражающие современный уровень техники и технологии. Результатом системного этапа является техническое задание на проектирование УСОИ. Качественный системный анализ существенно сокращает сроки и трудоемкость проектирования системы.
2. Разработка алгоритмов функционирования. На этом этапе выбираются основные функциональные устройства УСОИ, их параметры, определяются способы ввода-вывода информации, форматы данных, организация памяти и т. д. и разрабатываются алгоритмы функционирования УСОИ.
Разработка алгоритмов сводится к их описанию. В зависимости от сложности системы описание алгоритмов может выполняться с различной степенью детализации - в виде иерархии описаний. На верхнем уровне иерархии описание осуществляется на уровне (в терминах) процедур. На других, более низких уровнях иерархии различные процедуры описываются более детально. Описание алгоритмов на этом этапе обычно осуществляется в графической форме - в форме граф-схем алгоритмов (ГСА).
3. Разработка структуры. На этом этапе путем анализа алгоритмов функционирования УСОИ производится разделение функций УСОИ между аппаратными и программными средствами. От решения этого вопроса существенно зависят две основные характеристики УСОИ - быстродействие и затраты оборудования: чем больше функций УСОИ будут реализованы на аппаратном уровне, тем выше быстродействие; напротив, программная реализация функций требует меньших аппаратных затрат, но уменьшает быстродействие. Сложность этой задачи состоит в том, что нет аналитических методов ее решения, поэтому требуется предварительная проработка нескольких различных вариантов реализации УСОИ.
Рациональное решение этой задачи можно получить путем использования методов имитационного моделирования, однако этот путь ведет к большой трудоемкости. Поэтому решение о разделении программных и аппаратных средств принимается проектировщиком на основании опыта разработки аналогичных систем. Принятое решение о разделении функций УСОИ может неоднократно корректироваться после выполнения последующих этапов проектирования.
Результатом этапа является состав структурных (аппаратных) модулей, который определяет архитектуру ОМК, целесообразность применения средств расширения возможностей ОМК: дополнительных БИС периферийных устройств, памяти и так далее.
4. Разработка аппаратных средств. На этом этапе осуществляется выбор элементной базы и проектирование модулей, входящих в структуру УСОИ.
Выбор элементной базы осуществляется в соответствии с ограничениями и требованиями по быстродействию, энергопотреблению, габаритам и др. Наиболее сложным и ответственным при этом является выбор ОМК. Выбор осуществляется на основе анализа целевой функции системы и требований (ограничений), указанных в техническом задании.
5. Разработка программных средств. На этом этапе осуществляется разработка программ (программирование) алгоритмов, полученных на втором этапе проектирования. Программирование осуществляется в терминах выбранного или заданного языка программирования (языков высокого уровня, ассемблера и так далее.).
6. Разработка средств контроля и диагностики. Степень сложности современных УСОИ достигла такого уровня, что их эксплуатация существенно затруднена, если УСОИ не имеет встроенных средств контроля и диагностики, использование которых увеличивает достоверность получаемых результатов и обеспечивает автоматический поиск неисправностей. Поэтому алгоритм функционирования УСОИ должен содержать процедуры, обеспечивающие контроль достоверности обрабатываемой информации. Эти функции обычно реализуются за счет введения информационной и аппаратной избыточности в разрабатываемое УСОИ.
Одновременное выполнение этапов 4, 5, 6 повышает качество системы.
7. Оценка эффективности проекта. На этом этапе осуществляется оценка качества разработанного устройства путем вычисления значений критерия (минимизация цены быстродействие, производительности, минимизация энергопотребления и так далее)
