Разновидности проектирования - Разновидности проектирования. Иерархия ВС и уровни моделирования
С иерархией объекта тесно связаны понятия нисходящего и восходящего проектирования. Часто их называют иначе - проектирование "сверху вниз" и "снизу вверх" (рис. 5).
Рис. 5. Разновидности иерархического проектирования
Нисходящее проектирование может начинаться уже тогда, когда о проектируемом объекте известна лишь функция корня, то есть только алгоритм функционирования.
Функция корня разбивается на подфункции, которые должны выполнять составляющие объект структурные примитивы. Эта процедура соответствуют понижению уровня описания на одну иерархию вниз, например устройство раскрывается до узлов.
На начальном этапе проектирования еще не известны структура и набор узлов будущего проекта. Поэтому правильнее говорить о том, что функция устройства разбивается на подфункции, которые должны выполнять узлы.
Если получаемые при декомпозиции функции слишком сложны, чтобы реализовать их каким либо узлом с известной структурой, то операция повторяется, и описание объекта понижается еще на один иерархический уровень.
Описанная процедура повторяется до тех пор, пока полученные функции или операторы алгоритма не станут очевидными и их можно будет реализовать известными структурными примитивами.
Таким образом, иерархию объекта можно представить в структурной форме в виде дерева проекта, показанного на рис. 6.
Рис. 6. Структурная декомпозиция проекта
На уровне листьев дерева определяются структурные примитивы, то есть такие части объекта, которые в рамках данного проекта не подлежат дальнейшей детализации. В ней просто нет нужды, например, когда структурными примитивами являются готовые интегральные схемы. Итак, структурные примитивы - это черные ящики с известными функциями, реализованными в виде конкретного конструктива.
Обратите внимание, что если разработать поведенческие модели для каждого структурного примитива, то модели других более высоких уровней можно получить простым их объединением в соответствии со структурной схемой.
Такие модели в отличие от поведенческих называют структурными, а процедура их построения в математической форме выглядит так:
Где D, U, E, C - соответственно устройство (Device), узел (Unit), элемент (Element) и компонент (Component).
В реальной ситуации проект обычно представляется неполным деревом, когда структурные примитивы (листья дерева) появляются на разных уровнях абстракции (рис. 7).
Обычно это происходит по двум причинам: либо проектирование ведется на уровне корпусов ИМС (Chip Level Design) и примитивом может оказаться как логический элемент, так и большая интегральная схема, либо проектировщик использует многоуровневое моделирование, при котором неразработанные еще части проекта временно представляются в виде поведенческих моделей.
Иерархическая структура при декомпозиции как правило, порождает большое количество подобных или даже одинаковых фрагментов (например, регистров, портов, счетчиков и т. п.).
Такие повторяющиеся в проекте части удобно представлять в виде макромоделей. Здесь прослеживается прямая связь между командой и макрокомандой.
Для пользователя макрокоманда записывается одной инструкцией и выглядит как простая команда. В действительности, в ней "спрятано" много простых команд и система (например, транслятор) выполнит необходимую замену.
То же самое происходит и с макромоделью. Пользователю кажется, что он имеет дело со структурным примитивом, работа которого имитируется поведенческой моделью. На самом деле это не так. От пользователя просто скрыта структура типового фрагмента схемы, но система моделирования вынуждена будет раскрыть такой фрагмент до истинных примитивов, прежде чем начать моделирование.
Такие ложные примитивы называют иерархическими примитивами, сохраняя за ними обозначение, принятое для фрагментов схемы в виде прямоугольника со скругленными углами (рис. 8).
Понятно, что иерархические примитивы поддерживаются, не поведенческими, а структурными моделями, которые в описанной ситуации называются макромоделями.
Использование иерархических примитивов и их макромоделей избавляет пользователя от излишней детализации и делает проект обозримым.
Восходящее проектирование выполняется в противоположном направлении, то есть снизу вверх (Down Up Design).
Сначала проектируются элементы, затем узлы, потом - устройства и так далее. Такой метод проектирования целесообразно применять только в том случае, когда проектируемый объект не слишком сложен. Кроме того, перед началом проектирования должна быть известна логическая схема будущего объекта. Например, если предстоит спроектировать БИС, для которой уже имеется аналог ранее созданный на корпусных ИС.
Другими словами, при проектировании снизу вверх должен быть задан не только алгоритм функционирования будущей БИС, но и ее отработанная логическая схема, построенная, правда, в другом логическом базисе.
Вся история развития микросхемотехники являет собой пример проектирования снизу вверх - от элементов (МИС) к узлам (СИС), потом к устройствам (БИС) и блокам (СБИС).
Фактически описанная стратегия не является стратегией проектирования конкретного объекта, а представляет собой общую тенденцию развития микроэлектроники.
Объект проектирования декомпозируется на фрагменты (подсхемы) и проектирование каждого из них ведется в определенном смысле самостоятельно. На каждом уровне иерархии этот принцип применяется вновь.
Таким образом, иерархический подход позволяет заменить решение одной сложной задачи многократным решением задач меньшей размерности. Размерность задачи это параметр n, характеризующий степень ее сложности. Параметр n - это число независимых переменных задачи, например число листьев дерева проекта.
Порядок решения подзадач может быть произвольным, как сверху вниз так и снизу вверх. Возможна также и комбинация обеих стратегий.
Человек не в состоянии воспринимать слишком большой объем данных. Если деталей слишком много, он может легко "утонуть" в них и успешное завершение проекта станет проблемным.
При иерархическом проектировании в поле зрения достаточно держать лишь один фрагмент объекта. Остальные его части представлены в виде черных ящиков и присутствуют в проекте только для того чтобы имитировать "окружение", то есть взаимодействие проектируемого фрагмента с другими частями объекта.
Благодаря иерархическому проектированию удается ограничить текущую сложность проекта на приемлемом уровне, так как для решения любой частной задачи в окне проекта находятся только два смежных уровня - поведенческое описание "окружения" и структурное описание проектируемого в данный момент фрагмента.
С иерархическим проектированием неразрывно связано так называемое многоуровневое моделирование.
При многоуровневом моделировании различные части объекта (фрагменты) представлены с разной степенью детальности, то есть на различных уровнях иерархии. Например, проектируемая в данный момент времени часть объекта раскрыта до вентильного уровня и имитируется структурной моделью, а остальные фрагменты представлены на соседнем более высоком регистровом уровне в виде поведенческих моделей.
Закончив проектирование данного фрагмента, разработчик представит его поведенческой моделью, то есть спрячет детали структурного описания в черный ящик и раскроет более подробно другой фрагмент объекта, который еще предстоит проектировать. Эта процедура повторяется столько раз, сколько фрагментов необходимо спроектировать на данном уровне иерархии.
Описанный метод проектирования называется методом локальной детализации объекта, потому что в каждый момент времени подробно представлен только один фрагмент - тот, который находится в работе (его называют центральным элементом системы). Остальные фрагменты свернуты в черные ящики и не перегружают модель ненужными для решения текущей задачи деталями.
При переходе с одного уровня на другой, то есть при замене поведенческих моделей структурными и наоборот, разработчик проекта должен контролировать интерфейс точек взаимодействия, имитирующих обмен данными между различными фрагментами и центральным элементом системы. Операции Push и Pop не должны порождать новых или исчезновение существующих интерфейсных точек (портов). Особенно сильно эта проблема обостряется при переходе с информационных на физические уровни иерархии (переход между вентильным и транзисторным уровнями).
Именно в этом месте появляется необходимость вводить кроме функциональных еще и энергетические связи (питание, земля), иначе все компоненты проекта окажутся без питания.
Похожие статьи
-
При проектировании волоконно-оптических линий связи предполагается использование цифровых систем передачи синхронной цифровой иерархии SDH. Передача...
-
Современную жизнь трудно представить без достижений радиоэлектроники. Они применяются почти во всех сферах человеческой деятельности в самых...
-
Под типизацией понимается сведение всего возможного многообразия конструктивных решений к небольшому числу. Унификация (от лат. unito - единство, facere...
-
Принципы разработки и исследования любой сложной системы предполагают расчленение ее на части меньшего объема и сложности, которые можно исследовать по...
-
Проектирование структурированных кабельных систем - СКС в здании стоматологической больницы
Во второй главе осуществляется проектирование СКС. Данный проект ведется в здании стоматологической поликлиники по ул. Энгельса в поселке Левые Чемы...
-
Описание ПУ Преобразователь уровней (ПУ) - специальная схема, преобразующая выходные сигналы цифровой ИС (интегральная схема) одного типа во входные...
-
Итак, словарь транспортных протоколов состоит из сообщений - так называемых TPDU, которые инкапсулируют передаваемые данные. Сам TPDU в свою очередь...
-
Современный процесс разработки технического устройства можно разбить на следующие составные части: Научно-исследовательская работа (НИР);...
-
Расчет поступающих интенсивностей нагрузок (ИН) на каждой АТС производится по формуле: Y I = a N I , Где А = 0,05 Эрл - удельная поступающая ИН от...
-
Системный поход к моделированию
"Системный поход к моделированию" Любой искусственный объект можно рассматривать с двух точек зрения - глазами пользователя и глазами разработчика....
-
Для сетей доступа разработаны оптические волновые коммутаторы и маршрутизаторы. Основой этих устройств являются волновые конверторы: л-конверторы,...
-
Существует несколько способов получения частотной (ЧМ) (фазовой (ФМ)) модуляции [3, 4, 5]. Угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда...
-
Метод временного мультиплексирования (TDM) Суть TDM: процесс передачи разбивается на ряд временных циклов, каждый из которых в свою очередь разбивается...
-
Проектом предусматривается устройство городской телефонной связи, телефонной оперативной связи и локальной вычислительной сети (ЛВС) стоматологической...
-
Проектирование схемы тактирования АЦП. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Схема тактирования предназначена для подачи тактовых импульсов, а также для подачи стартового импульса на регистр последовательных приближений. Схема...
-
Для того, что бы определить среду исполнения протокола TCP или его предложенной модификации ARTCP необходимо рассмотреть принципы функционирования...
-
Разработка функциональной схемы опорного пункта (ОП) Оборудование выполнено в виде стоек, устанавливаемых в пунктах волоконно-оптической линии передачи:...
-
Технологический процесс по выполнению погрузочно-разгрузочных работ состоит из основных и вспомогательных операций. К основным операциям относятся такие,...
-
Все предметы и материалы с момента принятия их к транспортировке и до сдачи получателю являются грузами. На AT перевозится практически вся номенклатура...
-
Уровень доступа состоит из коммутаторов доступа (домовых коммутаторов), которые представляют собой управляемое устройство без функции маршрутизации (L2)....
-
В зависимости от фазы и амплитуды отраженного сигнала, погонной длины линии, удельной задержки распространения возможны различные варианты типовых...
-
Содержание задач топологического проектирования - Проектирование цифровых микросхем и печатных плат
Типовыми задачами топологического проектирования являются задачи разбиения, размещения и трассировки. Задача разбиения Исходным материалом здесь является...
-
"Верификация" означает установление работоспособности. Параметрическая верификация - Это процедура установления работоспособности устройства с учетом...
-
Заключение - Проектирование печатной платы программатора микросхем ПЗУ
Возрастающий круг научно - технических работников сталкивается в своей практической деятельности с вопросами применения запоминающих и логических...
-
Расчет цепи питания - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Выходная цепь активного элемента (АЭ) содержит цепь согласования (ЦС) с нагрузкой и источник питания, Эти элементы можно включить последовательно или...
-
В результате сравнения производителей систем передач были выбраны две наиболее подходящие это система Cisco ONS 15808 и система ПУСК, выпущенная в России...
-
Выбор оборудования WDM Обзор аппаратуры фирм, выпускающих оборудование DWDM. Tехнология DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) обеспечивает...
-
Введение - Проектирование рулевого управления VOLVO FMX
Рулевое управление - это совокупность устройств, обеспечивающих поворот управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на рулевое колесо. Рулевое...
-
В настоящее время насчитывают до двухсот методов, способов и вариантов изготовления печатных плат. Однако большинство из них устарело. В современном...
-
Таблица 4. Tab Shift+Tab F2 Ctrl+F2 16-ричный/бинарный; 16-ричный/ASC-II; 8-ричный для текущего байта; Десятичный для текущего байта. Другие Команды...
-
Для заданного диапазона адресов дамп буфера редактора ПЗУ распечатывается на принтере, подключенном к одному из существующих в компьютере параллельных...
-
Методика работы с прибором - Проектирование печатной платы программатора микросхем ПЗУ
Программатор подключается к компьютеру типа IBM PC через параллельный порт с помощью стандартного кабеля от принтера. Если на компьютере только один...
-
Принцип спектрального уплотнения (WDM) Потенциальные ресурсы волокна. До настоящего времени на многих коммерческих линиях использовалась скорость...
-
Пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью...
-
Основные теоретические сведения Задачи принятия технических решений принято делит на следующие этапы: 1. Формирование целей выбора; покупка изделия и...
-
Принципы идентичности и композиции, Принципы сравнительных суждений - IP-телефония
Это принцип предусматривает структурирование проблемы (системное представление) в виде иерархии. В наиболее простом виде иерархия строится из вершины...
-
Способ технической реализации - Основы проектирования приборов и систем
Выходные величины проектируемого ИПАМ, напряжение и ток, содержат помехи в виде как свободных апериодической и колебательных составляющих, так и...
-
Основные требования, предъявляемые при проектировании экипировочных устройств для локомотивов Экипировочные устройства для локомотивов сооружаются на...
-
Комплекс устройств локомотивного хозяйства Устройства локомотивного хозяйства располагаются на тяговой территории, занимающей место на территории...
-
Для начала рассмотрим плезиохронную иерархию (PDH), она явилась предпосылкой к появлению синхронной цифровой иерархии (SDH): 1) Принята в США и Канаде. В...
Разновидности проектирования - Разновидности проектирования. Иерархия ВС и уровни моделирования