Системный подход к проектированию ЭС

Оптимальное решение задачи проектирования возможно лишь на основе всестороннего, целостного рассмотрения проектируемой системы и ее развития (изменения) в процессе взаимодействия с окружающей средой. открытий. Системный подход предполагает общую оптимизацию процессов проектирования, изготовления, эксплуатации и утилизации, отдельные составные части которых могут и не быть оптимальными в основе системного подхода к проектированию ЭС лежат следующие основные положения (принципы):

1. Учет всех этапов жизненного цикла разрабатываемой системы.

2. Учет истории и особенно перспектив развития систем данного и близких классов. Разрабатываемая система не должна быстро морально состариться.

3. Всестороннее рассмотрение взаимодействия системы с внешней средой. Основными видами такого взаимодействия являются:

· взаимодействие с природой и обществом в целом (учет экологических, экономических, социальных, политических, военных и других факторов);

· обмен полезной информацией — получение (извлечение) и выдача ее;

· обмен энергией и веществом;

· внешние воздействия на систему (изменение температуры, влажности, давления, механические нагрузки, радиация, помехи и т. д.);

· взаимодействие с другими системами (входящими в общую систему более высокого иерархического уровня) в процессе решения общей задачи.

4. Учет основных видов взаимодействия внутри системы (между ее частями): функционального, конструктивного, динамического, информационного, энергетического и др.

5. Учет взаимодействия между элементной базой и системотехникой. Развитие элементной базы вызывает развитие системотехники (появление новых принципов построения систем и улучшение их показателей качества), в свою очередь, развитие системотехники предъявляет новые требования к элементной базе и стимулирует ее развитие.

6. Учет возможности изменения исходных данных и даже решаемой задачи в процессе проектирования, производства и эксплуатации системы. Отсюда вытекает необходимость:

· вариации исходных данных (включая критерий качества) в процессе проектирования для оценки степени их критичности и получения более надежных результатов проектирования;

· обеспечения возможно большей универсальности применения проектируемой системы, чтобы при изъятии или добавления некоторых блоков система была пригодной для решения новых (других) задач.

7. Выделение главных показателей качества, подлежащих улучшению в первую очередь. Стремление улучшить возможно большее число показателей качества (особенно на ранних этапах проектирования) может привести к потере лучшего решения, не говоря уже об излишнем увеличении длительности проектирования. В большинстве практических задач к главным относят показатели точности, надежности, вычислительные и другие мощности, пропускную способность, устойчивость к внешним воздействиям, массу (объем) и стоимость.

8. Сочетание принципов композиции, декомпозиции и иерархичности. Сложные электронные системы могут содержать десятки тысяч или даже миллионы элементов. Очевидно, что невозможно, даже с помощью самых совершенных ЭВМ, найти оптимальный (единственный) вариант построения системы. На практике обычно рассматривается несколько вариантов, удовлетворяющих требованиям ТЗ и среди них отбирается наилучший.

Композиция элементов заключается в их объединении в более простые составные части (узлы, блоки, устройства, подсистемы). Такие составные части легче подвергаются оптимизации, в результате чего появляются типовые унифицированные модули (ИС, БИС, модули памяти, блоки питания, устройства отображения, ввода – вывода информации и т.д.). Сложную электронную систему обычно не удается представить в виде единого модуля (т.е. сначала создать для нее общую электрическую принципиальную схему, как это предполагается при этому восходящем проектировании). Поэтому систему разбивают на ряд подсистем, т.е. выполняют декомпозицию. Входящие устройств (подсистемы) могут быть покупными, либо их разработка может быть поручена специализированным предприятиям. В результате композиции и декомпозиции систему разбивают на ряд иерархических уровней, каждый из которых может содержать ряд частей (подсистем, устройств, блоков и т. д.) желательно в виде типовых унифицированных модулей. Нередки ситуации, когда среди освоенных таких модулей не оказывается, а узлы, собранные из имеющихся, не удовлетворяют по массо-габаритным или иным характеристикам. В этих случаях обычно принимается решение о собственной разработке модулей с необходимыми параметрами, либо их разработку также поручают смежным предприятиям по отдельным ТЗ.

Сочетание композиции, декомпозиции и иерархичности позволяет существенно упростить не только проектирование системы, но и ее производство, эксплуатацию и утилизацию. Однако при разбивке системы на подсистемы (устройства, блоки) необхо-димо формулировать исходные данные для проектирования каждой подсистемы так, чтобы они достаточно полно и правильно учитывали все основные виды взаимодействия между подсистемами в процессе выполнения системой поставленной перед нею задачи. Особое внимание при этом следует уделять обоснованию критерия качества каждой подсистемы. В противном случае подсистема, оптимальная в смысле ее критерия качества, может оказаться далеко не оптимальной или вообще непригодной с точки зрения критерия качества системы в целом.

9. Вскрытие основных технических противоречий, препятствующих улучшению качества системы и ускорению процесса ее разработки, а также отыскание приемов их преодоления. Правильное сочетание различных методов проектирования, в первую очередь математических, эвристических и экспериментальных

Обеспечение должного взаимодействия в процессе проектирования специалистов различных уровней и профилей.

· Понятие CALS-технологии