2145. Методы проектирования ЭВМ

Министерство образования Российской Федерации

УТВЕРЖДАЮ

дисциплины

Кафедра вычислительной техники

Архитектура ЭВМ

Узлы и устройства ЭВМ

Компьютерная арифметика

Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета компьютерных технологий и информатики 2002 г.

Цель и задачи дисциплины:

Требования к уровню освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

Знать содержание основных задач проектирования ЭВМ, существующих методов и средств их решения.

Уметь использовать существующие методы при проектировании средств вычислительной техники.

Иметь представление об организации процесса проектирования, перспективах развития методов и средств проектирования ЭВМ, о существующих стандартах в области проектирования средств вычислительной техники.

Содержание рабочей программы

ВВЕДЕНИЕ

Предметная область дисциплины, ее содержание, объем и связь с другими дисциплинами учебного плана. Роль дисциплины в подготовке инженеров по специальности 220100, ее цели, задачи и формы изучения. Обзор рекомендуемой литературы. Стандарты в системе проектирования средств вычислительной техники.

Раздел 1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭВМ

Тема 1. Объект проектирования

Особенности проектирования ЭВМ как сложной системы. Аппаратные и программные компоненты объекта проектирования. Уровни описания документирования объекта. Стандарты описания. Основные принципы проектирования: системный подход, агрегатирование, автономность, преемственность.

Тема 2. Организация процесса проектирования

Процесс проектирования ЭВМ как системная задача. Организационное обеспечение ее решения.

Техническое задание на проектирование ЭВМ.

Типовые стадии проектирования: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей документации.

Основные этапы проектирования: внешний системный , структурный, логический, монтажно-коммутационный технический . Задачи, решаемые на каждом этапе, и их математическое обеспечение.

Взаимосвязь этапов и стадий проектирования.

Тема 3. Обобщенная схема проектирования

Математические модели процесса проектирования. Доминирующая роль функции над структурой.

Обобщенная схема проектирования. Формальные и содержательные процедуры в процессе проектирования. Динамика процесса проектирования. Методы проектирования сложных систем: синтез, анализ, оптимизация.

Раздел 2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ СИНТЕЗА СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Тема 4. Функция объекта проектирования

Понятие функции. Виды функций, реализуемых типовыми средствами вычислительной техники. Функции операционных, управляющих и запоминающих устройств. Функции числовых преобразоваий. Области определения и значений функции. Способы задания отношений между ними. Разработка процедурного описания функции.

Тема 5. Аппаратная интерпретация алгоритма

Метод прямой интерпретации как наиболее конструктивный метод синтеза средств вычислительной техники.

Аппаратная интерпретация объектов алгоритма: переменных, констант, операторов. Составление описаний результатов интерпретации.

Тема 6. Математическое обеспечение процедур синтеза

Системы искусственного интеллекта, используемые для решения задач синтеза средств вычислительной техники: информационно-поисковые системы, интеллектуальные программно-методические комплексы, экспертные системы.

Формализация сведений об объектах синтеза, правилах и процедурах синтеза.

Постановка задач параметрической оптимизации. Методы их решения.

Раздел 3. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ АНАЛИЗА СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Тема 7. Математическое моделирование как основной метод анализа

Принципы и методология моделирования средств вычислительной техники и их функционирования. Примеры выбора концептуальной модели.

Моделирование на уровне системы, на уровне регистровых передач, на схемотехническом уровне. Краткие сведения о языках моделирования и типовых системах моделирования. Оценка метода моделирования и границы его использования.

Численные методы анализа. Одновариантный и многовариантный анализ аппаратных средств вычислительной техники.

Тема 8. Моделирование на языке VHDL

VHDL — универсальный язык описания аппаратных средств. Основные конструкции язык
а. Модели типовых объектов вычислительной техники на языке VHDL. Особенности моделирования цифровых структур с использованием языка VHDL.

Раздел 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭВМ

Тема 9. Организация систем автоматизированного проектирования

Понятие о системе проектирования. Использование ЭВМ в процессе проектирования.

Системы автоматизированного проектирования САПР и их составные части: техническое, математическое, программное, лингвистическое, информационное и организационно-методическое обеспечения. Подсистемы САПР. Примеры типовых задач проектирования, обслуживаемых отдельными подсистемами.

Принципы построения САПР: участие человека оператора в процессе проектирования, информационная согласованность программ проектирования и подсистем САПР, открытость, совместимость автоматизированного и неавтоматизированного проектирования.

Примеры существующих САПР средств вычислительной техники, их возможности и характеристики.

Тема 10. Техническое обеспечение САПР

Требования к техническому обеспечению САПР. Назначение и состав технических средств САПР. Организация комплекса технических средств. Рабочие станции. Состав терминальных комплексов. Режимы работы аппаратуры в комплексе технических средств САПР.

Тема 11. Математическое обеспечение САПР

Требования к математическому обеспечению МО САПР. Состав МО САПР ЭВМ. Общее и специальное МО САПР ЭВМ.

Состав специального МО САПР ЭВМ на примере задач одного из этапов проектирования ЭВМ.

Пути повышения эффективности использования МО САПР ЭВМ.

Тема 12. Лингвистическое, программное и информационное обеспечения САПР

Состав лингвистического обеспечения САПР. Языки программирования и языки проектирования. Входные языки: языки описания объекта и языки, отображающие последовательность выполнения проектных процедур маршрут проектирования . Проблемы расширения входных языков и их универсализация.

Требования к программному обеспечению ПО САПР. Состав ПО САПР: общее и специальное ПО САПР. Функции общесистемного и базового ПО. Состав и организация пакетов прикладных программ типовой САПР Cadence, Mentor Graphic и т.п. . Аппаратная поддержка таких пакетов.

Подготовка информации для САПР. Организация банков справочной информации и архива проектных решений в САПР.

Раздел 5. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Тема 13. Анализ качества спроектированного объекта

Способы оценки качества проекта. Методы сбора и обработки компьютометрии в процессе опытной эксплуатации спроектированного объекта. Достоверность результатов. Интерпретация результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные тенденции и перспективы дальнейшего развития и совершенствования методов проектирования. Перспективы расширения технической базы и развития математического обеспечения, ориентированного на решение задач проектирования.

Пути и методы углубления знаний студентов по дисциплине в период дальнейшего обучения в университете.

Перечень практических занятий:

Введение в проектирование информационных систем

1.1. Методы проектирования информационных систем

Индустрия разработки автоматизированных информационных систем управления родилась в 50-х — 60-х годах и к концу века приобрела вполне законченные формы. Материалы данного руководства являются обобщением цикла лекций по Автоматизированным Банковским Системам АБС и Автоматизированным системам управления конструкторско-технологическим проектированием АСУ КТП , читаемым в МГТУ им.Н.Э.Баумана. Не смотря на имеющиеся различия в реализации функциональных модулей данных систем, общие подходы к их разработки во многом схожи, что позволило нам объединить вопросы их проектирования в рамках одного издания.

На рынке автоматизированных систем для крупных корпораций и финансово-промышленных групп на сегодня можно выделить два основных субъекта: это ранок автоматизированных банковских систем АБС и рынок корпоративных информационных систем промышленных предприятий. Не смотря на сильную взаимосвязь этих двух рынков систем автоматизации, предлагаемые на них решения пока еще не достаточно интегрированы между собой, чего следует ожидать в недалеком будущем.

В дальнейшем под Автоматизированной Банковской Системой АБС будем понимать комплекс аппаратно-программных средств реализующих мультивалютную информационную систему, обеспечивающую современные финансовые и управленческие технологии в режиме реального вре
мени при транзакционной обработке данных.

Под Автоматизированной Информационной Системой промышленного предприятия АСУ КТП будем понимать комплекс аппаратно-программных средств реализующих мультикомпонентную информационную систему, обеспечивающую современное управление процессами принятия решений, проектирования, производства и сбыта в режиме реального времени при транзакционной обработке данных.

Как вы видите, оба определения достаточно схожи. На сегодня существования нескольких методов построения автоматизированных информационных систем АИС , среди которых можно выделить следующие:

1.1.1 Метод снизу-вверх .

Менталитет российских программистов сформировался именно в крупных вычислительных центрах ВЦ , основной целью которых было не создание тиражируемых продуктов, а обслуживание сотрудников конкретного учреждения. Этот подход во многом сохранялся и при автоматизации и сегодня. В условиях постоянно изменяющихся законодательства, правил ведения производственной, финансово-хозяйственной деятельности и бухгалтерского учета руководителю удобно иметь рядом посредника между спущенной сверху новой инструкцией и компьютером. С другой стороны, программистов, зараженных вирусом самодеятельности , оказалось предостаточно, тем более что за такую работу предлагалось вполне приличное вознаграждение.

Создавая свои отделы и управления автоматизации, предприятия и банки пытались обустроиться своими силами. Однако периодическое перетряхивание инструкций, сложности, связанные с разными представлениями пользователей об одних и тех же данных, непрерывная работа программистов по удовлетворению все новых и новых пожеланий отдельных работников и как следствие — недовольство руководителей своими программистами несколько остудило пыл как тех, так и других. Итак, первый подход сводился к проектированию снизу-вверх . В этом случае, при наличии квалифицированного штата программистов, вполне сносно были автоматизированы отдельные, важные с точки зрения руководства рабочие места. Общая же картина автоматизированного предприятия просматривалась недостаточно хорошо, особенно в перспективе.

1.1.2. Метод сверху-вниз .

Быстрый рост числа акционерных и частных предприятий и банков позволил некоторым компаниям увидеть здесь будущий рынок и инвестировать средства в создание программного аппарата для этого растущего рынка. Из всего спектра проблем разработчики выделили наиболее заметные: автоматизацию ведения бухгалтерского аналитического учета и технологических процессов для банков это в основном — расчетно-кассовое обслуживание, для промышленных предприятий — автоматизация процессов проектирования и производства, имеется в виду не конкретных станков и т.п. а информационных потоков . Учитывая тот факт, что ядром АИС безусловно является аппарат, обеспечивающий автоматизированное ведение аналитического учета, большинство фирм начали с детальной проработки данной проблемы. Системы были спроектированы сверху , т.е. в предположении что одна программа должна удовлетворять потребности всех пользователей.

Сама идея использования одной программы для всех резко ограничила возможности разработчиков в структуре информационных множеств базы данных, использовании вариантов экранных форм, алгоритмов расчета и, следовательно, лишила возможности принципиально расширить круг решаемых задач — автоматизировать повседневную деятельность каждого работника. Заложенные сверху жесткие рамки общие для всех ограничивали возможности таких систем по ведению глубокого, часто специфического аналитического и производственно — технологического учета. Работники проводили эту работу вручную, а результаты вводили в компьютер. При этом интерфейс каждого рабочего места не мог быть определен функциями, возложенными на пользователя, и принятой технологией работы. Стало очевидно, что для успешной реализации задачи полной автоматизации банка следует изменить идеологию построения АИС.

1.1.3. Принципы дуализма и многокомпонентности.

Развитие банковских структур и промышленных предприятий, увеличение числа филиалов, рост количества клиентов, необходимость повышения качества обслуживания предъявляли к автоматизированным системам новые требования. Новый подход к проектированию АИС заключается в сбалансированном сочетании двух предыдущих. В первую очередь это относилось к идеологии построения ядра системы: Автоматизированная бухгалтерия — аналитический уче

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.