Системне автоматизоване проектування

ЛЕКЦІЯ № 1

Тема: "Системи автоматизованого проектування і процес
розробки радіоелектронної апаратури "

МЕТА ЗАНЯТТЯ:

1. Ознайомити з основними поняттями системного автоматизованого проектування. Визначити місце сис-тем автоматизованого проектування в процесі проектування.
2. Вивчити структуру системи автоматизованого забезпечення.

Час: 2 години

Література: Бутаков Е.А. та ін Обробка зображень на ЕОМ. М.: Радіо і зв'язок, 1987, стор 119-124.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПРОЕКТУВАННІ

Попередньо зупинимося на розгляді низки понять.

СИСТЕМА - цілісне утворення, що складається з взаємопов'язаних (взаємодіючих) компонент, (елементів, частин) і що володіє властивостями, що не зводиться до властивостей цих компонентів і не виведеними з них.
У наведеному визначенні зафіксовано основна властивість системи - її цілісність, єдність, що досягається за посередництвом певних взаємозв'язків (взаємодій) елементів системи й проявляється у виникненні нових властивостей, якими елементи системи не мають. Дане визначення містить найбільш характерні особ-ності концепції системи.
Разом з тим необхідно уявляти, що реальні системи існують в просторі і в часі і слідові-тельно, взаємодіють з навколишнім їх середовищем і характеризуються тими чи іншими змінними в часі вели-чинами.
Важливим кроком на шляху від вербального до формального визначення системи є визначення поняття моді-ли системи.
МОДЕЛЬ - (деякої вихідної системи) система, в якій відображаються за певними законами ті чи інші сторони вихідної системи.
Серед різних способів моделювання найважливіше місце займає моделювання за допомогою засобів матем-тики - математичне моделювання.
Формальне визначення системи по суті зводиться до визначення відповідної математичної моделі.
В основу побудови математичних моделей систем може бути покладено наступне визначення системи:
СИСТЕМА - визначається завданням деякої сукупності базисних множин (елементів, компонент системи), пов'язаних між собою низкою відносин, що задовольняють тим або іншим правилам (аксіомам) поєднання як елементом тов множин, так і самих відносин.
Останнє визначення містить необхідну основу для формалізації. У найпростіших випадках це визначення описує систему як одне або декілька взаємозалежних відносин, заданих на одному або декількох множинах. У той же час дане визначення допускає можливість кількох варіантів таких подань для однієї і тієї ж системи, а також використання їх композиції. Останнє має місце у випадку необхідності багатоаспектного мо-делірованія системи.
ПРОЕКТУВАННЯ - комплекс робіт з дослідження, розрахунків і конструювання нового виробу або нового процесу.
В основі проектування - первинне опис - технічне завдання.
Проектування називають автоматизовано, якщо здійснюється перетворення первинного описи-ня при взаємодії людини з ЕОМ, і автоматичним, якщо всі перетворення виконуються без вмешательст-ва людини тільки з використанням ЕОМ.
Система автоматизованого проектування - організаційно-технічна система, представ-ляющие собою підрозділу проектної організації та комплекс засобів автоматизованого проектування.
Автоматизація призводить до істотної зміни методів проектування.
Разом з тим, зберігається багато положення і принципи традиційного проектування, такі як:
необхідність блочно-ієрархічного підходу,
поділ процесу проектування на етапи,
поділ на рівні уявлення про об'єкти.

ВЗАЄМОДІЯ РОЗРОБНИКІВ РАДІОЕЛЕКТРОННОЇ АПАРАТУРИ із системами автоматизованого проектування

Проектування виробів радіоелектронної апаратури являє собою багатоетапний процес (ітеративний). В ході проектування послідовно уточнюється і деталізується опис майбутнього виробу. Цей процес перед-вважає наявність багатьох рівнів опису. На рис.1 зображено процес проектування у вигляді сукупності основ-них етапів і переходів між ними, показані основні види документації, одержувані при виконанні етапів.
Наприклад, ескізний проект є результатом ескізного проектування. З іншого боку, ескізний проект служить вихідним документом для технічного проектування.
Переходи від одних етапів проектування до інших у напрямку зверху вниз природні і відповідають нормаль-ному ходу. Переходи в протилежних напрямках виникають, коли на наступних стадіях проектування ви-є неможливість практичної реалізації рішень, прийнятих на попередніх етапах. Це змушує проектувальників переглядати раніше прийняті рішення. Іноді помилки виявляються на етапах виготовлення серійної продукції або навіть в ході експлуатації.

Послідовність проходження етапів розробки вироби, цілі та завдання, що стоять перед проектувальниками на окремих етапах, склад проектної документації та вимоги до неї регламентовані відповідними ГОСТами.
Коротко охарактеризуємо основні етапи проектування.

ПІДГОТОВЧИЙ ЕТАП.

Основне завдання - вивчення призначення вироби, умов експлуатації та виробництв, на яких передбачається його виготовлення. Мета етапу - розробка технічного завдання (ТЗ), в якому міститься інформація про призначення, основні технічні характеристики, умови експлуатації, транспортування і зберігання.

Ескізного проектування.

Основне завдання - визначення можливості розробки виробу відповідно до вимог ТЗ. При цьому визна-ляють технічну основу вироби (фізичні елементи і деталі), орієнтовну оцінку складу і кількісних-ва обладнання, розробляють структуру, визначають технічні характеристики вироби і пристроїв, що входять до його складу.
При цьому може виявитися неможливість побудови вироби, що відповідає вимогам ТЗ. У цьому випадку потрібно коректування ТЗ з наступним його затвердженням замовником, або подальша розробка припиняє-ся.
ТЕХНІЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ
Завдання:
 - Детальна розробка принципу роботи виробу і всіх його складових блоків;
 - Уточнення технічних характеристик;
 - Розробка конструкції блоків, вузлів і всього виробу;
 - Отримання конструкторських характеристик;
- Узгодження взаємодії всіх складових частин виробу;
 - Розробка технології їх виготовлення;
 - Визначення технології збирання та налагодження, методики і програмних випробувань.
У результаті має бути підготовлено виробництво досвідченого зразка.

РОБОЧЕ ПРОЕКТУВАННЯ

Основне завдання - розробка технологічного оснащення та устаткування для серійного випуску вироби.

Впровадження систем автоматизованого проектування (САПР) не змінює суті процесу проектування. Тим не менше, характер діяльності розробника з впровадженням САПР істотно змінюється, так як розробка вироби в автоматизованому варіанті передбачає узгоджене взаємодія оператора та ЕОМ. Це забезпечує суще-ного підвищення продуктивності праці і підвищення якості проекту.
У процесі автоматизованого проектування на оператора покладаються творчі функції. Як правило, це пов'язано з вибором варіанту рішення, визначення структури, методу розрахунку і ін Ці функції важко формалізує-ти. Тут досвід і талант конструктора, інженера визначають кінцевий результат.
ЕОМ доручають рутинну роботу. Перерахуємо її основні види:
- Зберігання та накопичення в машинному архіві відомостей, необхідних розробнику;
- Пошук і видача інформаційних довідок по запитах користувача (типові рішення, характеристики вузлів, рекомендації із застосування, відомості про рівень запасів комплектуючих матеріалів тощо);
- Забезпечення редагування текстової конструкторської документації, створюваної інженером;
- Автоматичне креслення графічної документації (креслення деталей, електричні схеми тощо);
- Рішення деяких приватних, добре алгорітмізірованних завдань, які характерні для автоматизований-ного проектування певного класу виробів. Прімененітельно до розробки радіоелектронної апаратури хо-рошо алгорітмізірованнимі завданнями є наступні:
- Моделювання поведінки того чи іншого вузла за описом його принципової електричної схеми при заданому вхідному впливі,
- Трасування з'єднань на етапі конструювання плати друкованого монтажу,
- Розрахунок теплових режимів вузлів апаратури,
- Побудова послідовності обходу точок свердління плати та ін

.. ПРОЦЕС ПРОЕКТУВАННЯ ВИРОБІВ ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ
 рівнів),
- Виділення аспектів опису об'єкту проектування.
Рівні абстрагування та радіоелектронної апаратури

Розглянемо кілька подвопросов.

1. Рівні абстрагування й аспекти описів об'єктів, що проектуються.

Більшість видів електронної техніки та радіоелектронної апаратури, а також великі і надвеликі інте-гральне схеми відносяться до складних систем.
Дамо визначення складної системи.
СКЛАДНИХ СИСТЕМА - система, що має, принаймні, одним з перерахованих ознак:
а) допускає розбиття на підсистеми, вивчення кожної з яких, з урахуванням впливу інших підсистем в рам-ках поставленого завдання, має змістовний характер;
б) функціонує в умовах істотної невизначеності та вплив середовища на неї обумовлює слу-чайний характер зміни її параметрів або структури;
в) здійснює цілеспрямований вибір своєї поведінки.
Процес їх проектування характеризується високою розмірністю вирішуваних завдань, наявністю великої кількості можливих варіантів, необхідністю врахування різноманітних факторів.
В основі проектування складних систем блочно-ієрархічний підхід. Сутність блочно-ієрархічного відбутися у-ит у зменшенні складності розв'язуваної проектної задачі. Це здійснюється за рахунок:
- Виділення ряду рівнів абстрагування (ієрархічних розрізняються ступенем деталізації уявлень про об'єкт.
Етапи спадного проектування:
Компоненти об'єкта, що розглядаються як елементи на деякому рівні з номером k, описуються як подсіс-теми на сусідньому рівні з номером k +1.
Щодо аспектів опису об'єкту.
Аспекти можуть бути:
- Функціональні,
- Конструкторські,
- Технологічні.
а) Функціональні аспекти можна розділити на:
- Системний,
- Функціонально-логічний,
- Схемотехнічних,
- Компонентний.
На системному рівні як системи виділяють комплекси. Прикладами комплексів можуть бути ЕОМ, радіолу-ційний станція. Як елементи виділяють блоки (пристрої) апаратури процесор, модем, передавач.
На функціонально-логічному рівні ці блоки розглядають як системи, що складаються з елементів. Елементу-ми є функціональні вузли - лічильники, дешифратори, окремі тригери, вентилі, підсилювачі, модулятори та ін
На схемотехнічне рівні функціональні вузли описуються як системи, що складаються з елементів радіо-електронних схем - транзисторів, конденсаторів, резисторів та ін
На компонентному рівні розглядаються процеси, що мають місце в схемних компонентах.
б) Конструкторському аспекту властива своя ієрархія компонент. Вона включає різні рівні опису рам, стійок, панелей, типових елементів заміни, дискретних компонент і мікросхем, топологічних фрагментів функціональних осередків та окремих компонент в кристалах інтегральних мікросхем.

2. Операції, процедури та етапи проектування.

Процес проектування поділяється на етапи.
ЕТАП ПРОЕКТУВАННЯ - умовно виділена частина процесу проектування, що складається з однієї або не-скількох проектних процедур. Зазвичай етап включає процедури, які пов'язані з отриманням опису в рамках одного аспекту і одного або декількох рівнів абстрагування. Іноді в процесі проектування виділяють ту чи іншу послідовність процедур під назвою "маршрут проектування".
Етапи, у свою чергу, поділяються на процедури та операції.
ПРОЦЕДУРА - формалізована сукупність дій, виконання яких закінчується проектним рішеннями їм.
ПРОЕКТНЕ РІШЕННЯ - проміжне або остаточне опис об'єкта проектування, необхідне і достатнє для розгляду та визначення подальшого направлення або остаточного проектування.
При проектуванні можливі різні послідовності виконання процедур та етапів.
Розрізняють два способи проектування (два типи маршрутів):
- Висхідне проектування,
- Спадний проектування.
Сонце, що проектування (знизу-вверх) має місце, якщо проектуються типові об'єкти, призначені для використання в якості елементів у багатьох об'єктах на більш високих рівнях ієрархії (наприклад, серійні мікросхеми, стандартні осередку матричних великих інтегральних схем).
Спадний проектування охоплює ті рівні, на яких проектуються об'єкти, орієнтовані на ис-користування як елементи в одній конкретній системі.
Проектування властивий ітераційний характер. При цьому наближення до остаточного варіанту осущ-ствляется шляхом багаторазового виконання одній і тій же послідовності процедур з коригуванням вихідних даних. Ітерації можуть охоплювати різні частини проектування, що включають як кілька операцій, так і не-скільки етапів.

ПРИКЛАД 1.

- Системотехнічну проектування (аналіз тактико-технічних вимог на проектований комплекс, визначення основних принципів функціонування, розробка структурних схем);
- Схемотехнічне проектування (розробка функціональних та принципових схем);
- Конструкторське проектування (вибір форми, компонування і розміщення конструктивів, трасування межз'єднань, виготовлення конструкторської документації);
- Технологічне проектування (розробка маршрутної і операційної технології, визначення техноло-ня бази).

ПРИКЛАД 2.
Етапи висхідного проектування БІС:
- Приладно-технологічне проектування (вибір базової технології, вибір топології компонентів, рас-чет дифузійного профілю);
- Схемотехнічне проектування (синтез принципової електричної схеми, оптимізація параметрів елементів, статистичний аналіз стосовно до типових осередкам ВІС);
- Функціонально-логічне проектування (синтез комбінаційних схем, реалізація пам'яті, синтез контро-лірующіх і діагностичних тестів);
- Конструкторсько-топологічний проектування (розміщення елементів, трасування меж-з'єднань, про-верка відповідності топологічної та електричної схем, розшарування, креслення пошарової технології).

3. Класифікація параметрів об'єктів, що проектуються.
  
В описах об'єктів, що проектуються фігурують змінні та їх параметри. Серед перемінних виділяють:
- Фазові змінні - характеризують фізична або інформаційне стан об'єкта.
Параметри поділяють на ряд груп. До їхнього числа можна віднести наступні:
- Зовнішні параметри - характеризують властивості зовнішньої по відношенню до досліджуваного об'єкта Порівняння декількох поліноміальних і експонентний функцій

Таблиця 1 дозволяє порівняти швидкості росту кількох типових середовища;

Поліноміальні алгоритми та труднорешаемие завдання

Різні алгоритми мають різну тимчасову складність і з'ясування того, які алгоритми досить ефективні і які абсолютно не ефективні завжди буде залежати від конкретної ситуації. Для вирішення цього завдання пропонується наступний підхід - вводяться поняття:
• поліноміальний алгоритм;
• експонентний алгоритм.
Поліноміальний алгоритм (поліноміальною тимчасової складності) - це алгоритм, тимчасова складність якого визначається виразом O [p (n)], де p (n) - поліноміальна функція, n - вхідна довжина.
Алгоритм, тимчасова складність якого не піддається такій оцінці називається експоненціальним.

Різниця між ти?? ічних поліноміаль-ними і експоненціаль-ними алгоритмами про-є більш переконай-тельно, якщо проаналізує-ровать вплив збільшен-ня швидкодії ЕОМ на час роботи Алго-ритму. Таблиця 2 покази-кість, наскільки збільшить-ся розмір завдань, що вирішуються-мій за 1 годину, якщо Би-сь-родействіе зросте в 100 і 1000 разів. Видно, що для функції 2n збільшен-ня швидкості обчислень в 1000 разів призводить лише до того, що розмір зада-чи, що вирішується на ній за 1 годину зросте на 10.

Виділено 2 класу важко вирішуване:
1.Для відшукання рішення потрібна експоненційний час.
2.Іскомое рішення настільки велике, що не може бути представлено у вигляді вираз, довжина якого ограни-Чена деяким поліномом. Ці завдання в курсі розглядатися не будуть.
Перші результати про важко вирішуваних завданнях були отримані Тьюрінгом. Він довів, що деякі за-дачі "неможливо розв'язати" в тому сенсі, що взагалі не існує алгоритму їх вирішення. Деякі завдання з теорії ав-томатів, теорії формальних мов і математичної логіки є було вирішити.
NP-повна задача - це мета, до якої зводиться за поліноміальною час будь-яке завдання з класу NP-завдань. Фундаментальні дослідження і теорію NP-задач розробив С. Кук в 1971 році. Їм визначено поняття зводь-мости за поліноміальною час. Якщо одна задача зводиться за поліноміальною час до іншої, то будь-який поліноміаль-ний алгоритм - рішення іншої задачі може бути перетворений на поліноміальний алгоритм перше завдання.
Виділено клас задач розпізнавання властивостей, які можуть бути вирішені за поліноміальною час на не-детермінованому обчислювальному пристрої. Доведено, що будь-яке завдання з класу NP-задач може бути зведена до задачі здійсненним за поліноміальною час.

Існують 6 основних класів NP-повних задач:
1. Завдання здійснимість.
2. Тривимірне поєднання.
3. Вершинний покриття.
4. Пошук кліки.
5. Гамільтоном цикл.
6. Розбиття.

- Внутрішні параметри - характеризують властивості елементів;
- Вихідні параметри - характеризують властивості систем;
- Обмеження вихідних параметрів.
 
ПРИКЛАД 3.

Стосовно до операційного підсилювача:
а) змінні
- Фазові змінні - напруга та струми всіх гілок (розглядаються як функції часу або частоти);
б) параметри
- Зовнішні параметри - напруги джерел живлення, параметри вхідних сигналів і навантаження, температура навколишнього середовища;
- Внутрішні параметри - номінали резисторів, бар'єрні ємності й теплові струми переходів у транзисторах, ємності конденсаторів;
- Вихідні параметри - коефіцієнт підсилення на середніх частотах, смуга пропускання, споживана потуж-ність, динамічний діапазон;
- Обмеження - верхні межі допустимих значень коефіцієнтів підсилення, смуги пропускання, дина-мічного діапазону.

Стосовно до обчислювальної системі:
а) змінні
- Фазові змінні - стану окремих пристроїв;
б) параметри
- Зовнішні параметри - параметри вхідних джерел заявок;
- Внутрішні параметри - ємності запам'ятовуючих пристроїв, швидкодія процесорів, число каналів;
- Вихідні параметри - продуктивність системи, коефіцієнт завантаження устаткування, ймовірність рішен-ня надходять завдань, середні довжини черг заявок на обслуговування;
- Обмеження - нижні межі допустимих діапазонів значень продуктивності, коефіцієнтів загруз-ки обладнання, ймовірності обслуговування заявок.
При блочно-ієрархічному підході внутрішні параметри k-го рівня є вихідними параметри (k +1)-го рівня. При багатоаспектною розгляді систем, що включають фізично різнорідні підсистеми, роль зовнішніх змінних для даної підсистеми грають фазові змінні інших підсистем. Вони впливають на розглянуту підсистему.
Внутрішні параметри є випадковими величинами через розкиду параметрів комплектуючих виробів, матеріалів і нестабільності умов ізговленія. Вихідні параметри також мають випадковий характер наслідок випадкових значень внутрішніх параметрів.
Завдання багатоваріантного аналізу полягають у визначенні змін вектора Y при заданих змінах століття-торів X і Q.
До типових процедур багатоваріантного аналізу відносяться наступні:
- Аналіз чутливості - оцінка впливу внутрішніх і зовнішніх параметрів на вихідні. При цьому здійснювала-вляєтся розрахунок коефіцієнтів чутливості;
- Статистичний аналіз - оцінка закону і (або) числових характеристик розподілу вектора Y при заданих статистичних відомостях про розподіл випадкового вектора Х.
При синтезі виділяють процедури параметричного та структурного синтезу. При параметричного синтезу визна-виділяється числові значення параметрів елементів при заданих структурі об'єкта і діапазоні можливого зраді-ня зовнішніх змінних. Якщо при цьому ставиться завдання досягнення екстремуму деякої цільової функції, то ви-виконується процедура оптимізації.
При оптимізації параметрів визначаються номінальні значення внутрішніх параметрів, при оптимізації до-пусків - додатково допуски на внутрішні параметри, при оптимізації технічних вимог вирішується задача оптимального призначення технічних вимог до вихідних параметрами об'єкту.
У більшості маршрутів проектування процедури синтезу та аналізу знаходяться у взаємозв'язку. На рис. 2 поки-зана схема маршруту типового проектування.
Після формування ТЗ (вихідного опису об'єкту проектування) і вибору (синтезу) первинного вари-анта структури і значень параметрів елементів слід аналіз об'єкту. Якщо при аналізі необхідно встановити з-ності синтезованої структури початкового опису, то аналіз називають верифікацією проекту.
Розрізняють верифікацію параметричну і структурну. При параметричної верифікації встановлюється відповідність областей працездатності двох порівнюваних варіантів об'єкта. Прикладом параметричної веріфі-каціі є процедура встановлення працездатності типового елемента заміни (ТЕЗа). При структурної вері-сифікацію перевіряється відповідність структур об'єкта, представлених двома різними описами. Приклад струк-турний верифікації - встановлення ізоморфізму графів, що описують топологію і принципову електрич-ний схему типового елемента заміни.
Зазвичай за результатами аналізу приймається рішення щодо покращення початкового варіанта. Це виконується шляхом зміни числових значень параметрів елементів. Даний процес можна формалізувати і представити як розв'язання задачі параметричної оптимізації.
Якщо після завершення оптимізації вимоги ТЗ не виконані, то приймається рішення на зміна структу-ри. Після цього здійснюється зазначена послідовність операцій.
Якщо не вдається отримати задовільні результати, ставиться питання щодо коригування ТЗ.
Повний і ретельний аналіз вимагає великих матеріальних і часових витрат. Тому на перший итерация в маршруті, показаному на рис.2, виконують спрощений аналіз.
Використання складних моделей, проведення параметричної верифікації і всебічного багатоваріантного аналізу доцільно лише на завершальних итерация.
Для функціонального проектування характерні великі витрати на аналіз. Прикладами подібних завдань являють-ся такі як визначення складу пристроїв обчислювальної системи і способів їх взаємодії або завдань розробки принципових електричних схем. Для цих завдань звичайно застосовують евристичні способи синтезу структури з перебором невеликої кількості варіантів. Основні зусилля витрачаються на виконання багатоваріантно-го аналізу та оптимізації.
Якщо вдається організувати наближену оцінку варіантів структури на основі легко перевіряються критеріїв, то можливий перегляд великого числа варіантів структури. Це дає можливість формалізувати процес вирішення за-дачі синтезу.
З подібним стикаються при вирішенні комутаційно-монтажних задач конструкторського проектування і за-дач функціонально-логічного проектування комбінаційних схем цифрової автоматики.

СТРУКТУРА САПР

Підсистеми САПР

проектують підсистем.
- Підсистема проектування деталей і складальних одиниць,
- Підсистема проектування топології ВІС,
- Підсистема технологічного проектування.
Приклади обслуговуючих підсистем:
- Підсистема графічного відображення об'єктів проектування,
- Підсистема документування,
- Підсистема інформаційного пошуку.
Залежно від ставлення до об'єкта проектування проектують підсистеми ділять на:
- Об'єктно-орієнтовані, - об'єктно-незалежні.
У Виділяють підсистеми проектують та обслуговуючі. Проектують підсистеми виконують проектні процедури та операції. Обслуговуючі підсистеми призначені для підтримки працездатності об'єктно-орієнтованих підсистемах виконуються процедури та операції, безпосередньо пов'язані з конкретним типом об'єктів проектування; в об'єктно-незалежних - уніфіковані процедури та операції.

Види забезпечення САПР

В САПР виділяють наступні види забезпечення:
- Методичне,
- Математичне,
- Програмний,
- Технічне,
- Лінгвістичне,
- Інформаційне,
- Організаційне.
Методичне забезпечення - документи, в яких визначений склад, правила відбору і експлуатації засобів автоматизації проектування.
Математичне забезпечення - сукупність математичних методів і моделей, необхідних для виконання процесу автоматизованого проектування.
Програмне забезпечення - сукупність програм, представлених в заданій формі, разом з програмної до-документація.
Технічне забезпечення - сукупність взаємопов'язаних та взаємодіючих технічних засобів для введення, зберігання, переробки, передачі програм і даних, організації спілкування оператора з ЕОМ, виготовлення проект-ної документації.
Інформаційне забезпечення - сукупність представлених в заданій формі відомостей, необхідних для ви-полнению автоматизованого проектування, у тому числі опису стандартних проектних процедур, типових проектних рішень, типових елементів, комплектуючих виробів, матеріалів та ін
Організаційне забезпечення - сукупність документів, що визначають склад проектної організації та її підрозділів, їхні функції, зв'язки між ними і комплексом засобів автоматизації.

Рівні САПР
Технічне забезпечення сучасних САПР має ієрархічну структуру. Прийнято виділяти такі рівні:
- Центральний обчислювальний комплекс (ЦВК),
- Автоматизовані робочі місця (АРМ),
- Комплекс периферійного програмно-керуючого устаткування.

Центральний обчислювальний комплекс призначений для вирішення складних завдань проектування. Являє собою ЕОМ середньої або високої продуктивності з типовим набором периферійних пристроїв. Можливо роз-ширення цього набору деякими засобами обробки графічної інформації. Для підвищення продуктивно-сті в ЦВК можуть використовуватися багатопроцесорні або багатомашинні комплекси.
АРМи призначені для вирішення порівняно нескладних завдань і організації ефективного спілкування користу-Ватель САПР з комплексом технічних засобів. Включає до свого складу міні-ЕОМ та (або) мікро-ЕОМ, графічні і символьні дисплеї, коордінатос'емщікі, пристрої символьного і графічного документування та інші з со-ності базовим та прикладним програмним забезпеченням. Для деяких АРМ характерний інтерактивний режим роботи з обробкою графічної інформації.
Комплекс периферійного програмно-керуючого обладнання призначений для отримання конструкторсько-технологічної документації і керуючих програм на машинних носіях для виконавчих технологічних автоматів. У його складі виконавче програмно-керуюче обладнання, засоби діалогового взаємодії продуктів вия. У складі ЕОМ з великим обсягом зовнішньої пам'яті. Такі комплекси звичайно називають технологічними. На даному обладнанні вирішуються завдання редагування, тиражування, архівного супроводу документації та ін
Наявність зазначених рівнів призводить до відповідної структурі програмного та інформаційного забезпе-чення САПР. В результаті рівні ЦВК, АРМ і ТК, спочатку виділяються як рівні технічного забезпечення, стають рівнями САПР.

Існуючі САПР поділяються на одно-, дво-і трирівневі. У однорівневих САПР, побудованих на основі ЦВК, виконуються процедури, що характеризуються високою трудомісткістю обчислень при порівняно малих об'єк-емах вихідних даних. У однорівневих САПР на основі АРМ виконуються процедури, в яких обсяги обчислений-ний і випускається документації порівняно невеликі. У однорівневих технологічних комплексах зміст проектної документації визначається в результаті неавтоматизованому проектування, а виготовлення її авто-матізіровано. При цьому обсяг продукції, що випускається документації може бути великим.
У дворівневих САПР можливі поєднання ЦВК-АРМ, ЦВК-ТК, АРМ-ТК.
Найбільшою мірою можливості автоматизованого проектування складних об'єктів реалізуються в трьох-рівневий САПР, що включають ЦВК, АРМи і ТК.

Зв'язок з гнучким автоматизованим виробництвом.

Автоматизоване проектування виробів закінчується виготовленням конструкторської документації і керуючих програм на машинних носіях. На завершальних етапах проектування вносяться технологічні доповнення і корекції. Далі виготовляється пробний зразок. Після його аналізу здійснюється атестація проек-та. Це забезпечується на основі запровадження автоматизованих виробничих ліній до складу технологічного комплексу.
Атестовані машинні носії з керуючими програмами в подальшому копіюються. На їх основі ви-виконується перебудова виконавчого обладнання на виготовлення іншого виробу. Зазначене є однією з основних умов реалізації гнучкого автоматизованого виробництва.
    
ВИСНОВКИ:

1. Розглянуто основні етапи процесу проектування радіоелектронної апаратури. Показано необхідність автоматизації процесів проектування.
2. Визначено поняття системи автоматизованого проектування, її призначення, структура, зв'язок з гнучким автоматизованим виробництвам.

ЛЕКЦІЯ № 2

Тема: "Обчислювальні мережі і АРМи"

НЕОБХІДНІСТЬ СТВОРЕННЯ

Територіальне рознесення окремих ЕОМ і комплексів САПР викликає необхідність включення до складу технічних засобів апаратури сполучення, передачі даних і телеобробки. При цьому технічні засоби круп-них САПР структурно об'єднуються в обчислювальні мережі. Переваги організації обчислювальних мереж САПР полягають в наступному:
1. Користувачі, що працюють на апаратурі в конкретному підрозділі підприємства, отримують доступ до баз даних та програмних засобів, які є в інших територіально віддалених вузлах обчислювальної мережі. Це розширює функціональні можливості САПР.
2. З'являється можливість оптимального розподілу навантаження між різними ЕОМ, а також можливість надання конкретного користувача в разі необхідності значних обчислювальних ресурсів.
3. Підвищується надійність функціонування технічних засобів САПР.

КЛАСИФІКАЦІЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ МЕРЕЖ

Обчислювальні мережі САПР класифікуються за рядом ознак. У таблиці 2 представлена ця класифікація.
Ознака класифікації
обчислювальних сетейТіп связейПрімечаніе
Топологія
связейРадіальная (зіркоподібна)
Кільцева
Радіально-кільцева

Розподілена (децентралізованих-ванна) Звичайні дворівневі САПР, в яких є центральний
обчислювальний комплекс і кілька АРМів

Склад засобів передачі даннихОднороднаяСостоіт з програмно-сумісних ЕОМ. Спосіб доступу до
даннихС некомутованими каналами
З комутацією каналів
З комутацією повідомлень
З комутацією пакетів
Зі змішаної комутацією

У сеансах зв'язку утворюються транзит-ниє канали між пов'язують вузлами мережі
Поетапна передача повідомлень через центри комутації повідомлень
Поетапна передача пакетів інформації певної довжини
Поєднання комутації каналів повідомлень, пакетів
Спосіб управленіяЦентралізованная

ДецентралізованнаяУправленіе потоками даних здійснюється центральним вузлом зв'язку
Управління потоками даних розподілено по вузлах мережі
Відстань узловЛокальная

ДістанціоннаяРасстоянія між вузлами ог-ранічени заданою величиною L
Відстані перевищують вели-чину L

Пристрої телеобробки, сполучення і передачі даних
    
Ці пристрої призначені для організації зв'язку з віддаленими робочими місцями і для міжмашинного об-мена даними в багаторівневих та мережевих САПР. Розрізняють системи зв'язку (телефонні та телеграфні канали, релей Цінні та кабельні лінії), мультиплексори передачі даних (МПД), апаратуру передачі даних (АПД), абонентські пункти (АП) і інтерфейси (І).
пристрої:
- КЕВМ - колективна ЕОМ,
- ПК - персональний комп'ютер,
Мультиплексор передачі даних підключається до мультиплексному каналу вводу-виводу через стандартний інтер-фейс і управляє передачею та часткової обробкою інформації від ЕОМ на абонентські пункти та інші ЕОМ. Віз-можна зниження навантаження на центральний процесор ЕОМ, якщо обробка виконується частково в МПР. У цьому слу-чай він ставиться процесором телеобробки даних (процесором передачі даних).
Апаратура передачі даних забезпечує пару мультиплексорів передачі даних і абонентських пунктів з каналами зв'язку. Абонентські пункти передають ЕОМ та приймають від неї інформацію.
Якщо абонентські пункти проводять попередню обробку отриманих та переданих даних, їх називають "інтелектуальними" абонентськими пунктами.

Апаратура передачі даних включає наступні пристрої:
- Модеми та пристрої перетворення сигналів,
- Викличні пристрої для комутованих ліній зв'язку,
- Пристрої захисту від помилок.
Модем (пристрій модуляції і демодуляції) перетворює двійкові сигнали від мультиплексора або абонентського-го пункту в модульовані сигнали на частоті несучої для їх передачі по лініях зв'язку, а при прийомі здійснюва-ляють зворотне перетворення (демодуляцію).
Абонентський пункт складається з одного або кількох периферійних пристроїв зі спеціальним пристроєм управління. Пристрій керування забезпечує роботу периферійних пристроїв, як автономну так і під управ-ням ЕОМ. Інтерфейси узгодять роботу окремих блоків за рівнями логічних сигналів і конструкціям роз'єм-мов. Апаратура передачі даних буває:
- Низькошвидкісна (зі швидкостями передачі інформації - до 200 біт/сек (за стандартними телеграфним кана-лам),
- Середньошвидкісних - до 4800 біт/сек (по каналах тональної частоти),
- Високошвидкісна - понад 4800 біт/сек (з широкополосних каналах).

Розподіленої обчислювальної мережі

Приклад розподіленої обчислювальної мережі САПР наведено на рис 4.
Розподілена мережа містить локальну обчислювальну