Оптимизация выбора сетевых сервисов проектирования неоднородных
вычислительных систем
Б.И. Борде
проф., к.т.н., bborde@sfu-kras.ru,
СФУ, г.
Красноярск
Ocнoвoй пpeдлaгaeмoгo пoдxoдa являeтcя oднoкpaтный ввoд oпиcaний oбъeктoв в видe фopмaлизoвaнныx зaдaний для paзличныx уpoвнeй aнaлизa и кoнcтpуктopcкo-тexнoлoгичecкoгo пpoeктиpoвaния. Пpивычныe инжeнepу гpaфичecкиe дoкумeнты в видe cxeм и cбopoчныx чepтeжeй дoлжны пoлучaтьcя aвтoмaтичecки в peзультaтe интepпpeтaции фopмaлизoвaнныx зaдaний и peшeний. При этом повышается производительность труда
инженера. Сетевые сервисы обеспечивают работу на любом расстоянии и не зависят
от рабочего времени [1,2,6].
Выбор
сетевых сервисов производится в ряде множеств. В зависимости от мощности
множеств используется оптимальный способ выбора. Для выбора языка описания
проекта во множестве из трех, четырех языков
MLANG (cpp, java, ada, pl) используется простое меню, а для выбора выходной
САПР из множества MCADOUT используется
двух-трех ступенчатое меню. В отличие от остальных множеств, множество
проектов MPRFZ расширяется и использование меню не является
оптимальным. Лучшие результаты дает поиск по ключевым словам с использованием
языка SparQL.
Для
поиска используется свободная библиотека, содержащая java script, а в
каждое формализованное задание проекта вставляется комментарий с ключевыми
словами [3,4,5,6]. Результатом являются только формализованные задания
требуемых проектов. Пример комментария для поиска приведен в конце статьи.
Многоуровневая САПР
COD (Conceptual Object Design) служит для синтеза и анализа множества вариантов
структур и автоматического преобразования формализованного задания в
графические отображения для принятия решения, проектные решения для
промышленных САПР. COD состоит из множества подсистем [4,6].
где:
HSC (Human Control) -
подсистема управления проектированием, служит для снижения нагрузки на человека
при переходе на второй уровень сложности задач проектирования;
COMM - коммуникационная подсистема проектирования. Обеспечивает возможность
проектирования объектов в сети Интернет;
SAT (Synthesis Automation Tools) -
инструментальные средства автоматизированного синтеза объектов;
AAT (Analysis Automation Tools) -
инструментальные средства автоматического анализа поведения, оценки ресурсов и
сравнения объектов.
WEB серверы (WS)
содержат методические материалы и ссылки на серверы приложений (Application Server – APS). Например, WEB
сервер WS1 обеспечивает обучение в системе MOODLE (ms.sfu-kras.ru), а WS2 – просто
методические материалы. Серверы приложений служат для выполнения
формализованных заданий на проектирование (ФЗ-FZ). Результатом выполнения ФЗ являются сетевые сервисы,
содержащие временные диаграммы поведения объекта, множество файлов проекта или
макрокоманд для специализированной или комплексной САПР. Серверы приложений
могут соединяться с аппаратурой (HW) с помощью
устройств и процедур ADCUSB.
Устройства ADCUSB содержат цифро-аналоговые и
аналого-цифровые преобразователи. Серверы реализованы на виртуальных машинах DATA центра СФУ и используют ресурсы при обращении к ним.
Программное
обеспечение рабочего места определяется категорией пользователей. Для просмотра
проекта имеются бесплатные программы. Выполнение файлов макрокоманд возможно
только в полноценном пакете САПР. Для обучения студенту и преподавателю
предоставляются бесплатные версии САПР, иногда с ограничением количества
компонент. Полноценные версии для обучения предоставляет фирма AUTODESK. AUTODESK
REVIT обеспечивает создание комплексной,
мультидисциплинарной модели здания. Для группового обучения требуется учебная
лицензия. В остальных случаях требуется коммерческая лицензия. Поэтому может
оказаться оптимальной структура с выделенным рабочим местом с полноценной САПР
для выполнения файлов макрокоманд и пересылкой только готовых проектов.
Проектное
решение, удовлетворяющее заданию, получается в результате итерационного
процесса, включающего процедуры синтеза, анализа и управления. Результатом
cинтeзa являeтcя oпиcaниe oбъeктa, a peзультaтoм aнaлизa – oцeнкa xapaктepиcтик
и пpeдcкaзaниe пoвeдeния oбъeктa пpи oпpeдeлeнныx внeшниx воздействиях.
Для
принятия решения и синтеза объектов в программно методическом комплексе COD СФУ из формализованного описания объектов (ФЗ) формируются
временные диаграммы с автоматическим сравнением предполагаемых и фактических
сигналов, таблицы параметров и критериев оптимальности, принципиальные схемы и
образы объектов для всех вариантов. На конструктивах компонент могут отображаться цифровые сигналы
и температура. Для перехода к техническому проектированию ФЗ преобразуется в
формат конкретной системы проектирования.
Пользователь
САПР COD выбирает требуемый результат проектирования или анализа c помощью
подсистем PRJSEL, а не
последовательность проектных процедур и операций для достижения цели. Таким
образом, снижается нагрузка на
пользователя и повышается уровень интеллекта комплекса. Формализуемая часть подсистемы управления
проектированием представлена в форме оболочки САПР COD, которая может быть
реализована различными средствами. Представлены реализации оболочки для
различных операционных систем на базе многофункционального редактора LPEX,
входящего в инструментальные средства IBM Visual Age, инструментальных средств
Eclipse, входящих в комплекс Web Sphere, и сетевых программ просмотра ( Mozilla
FireFox).
Подсистема
управления проектированием HSC состоит из множества подсистем
HSC = < SETSEL, PRJSEL, RESSEL, RPRJ>,
где:
SETSEL – подсистема выбора формализованного задания, языков описания
проекта, выбора САПР и типа описания для импорта, выбора САПР и типа интерфейса
для экспорта, языка сообщений и сервера в сети;
PRJSEL – подсистема выбора результатов проектирования;
RESSEL
– подсистема выбора представления результатов;
RPRJ – правила,
соответствующие маршрутам проектирования, определяющие выбор последовательности
проектных процедур и операций для получения результатов проектирования и
анализа. По мере развития комплекса увеличивается доля правил, реализуемая в
подсистемах синтеза и анализа.
Подсистема
выбора результатов проектирования PRJSEL представляется
в виде
PRJSEL=<SETCADOUT, SETINTF>
где:
SETCADOUT - множество допустимых выходных САПР,
SETINTF –
множество используемых интерфейсов для выходных САПР.
Подсистема
выбора представления результатов проектирования RESSEL представляется в виде
RESSEL=<
VIEWTXT VIEWAD, VIEWSCH, VIEWMOD, VIEWNET>
где:
VIEWTXT – программа просмотра сообщений для одного или
множества вариантов,
VIEWAD –
множество программ просмотра диаграмм цифровых и аналоговых сигналов для
многовариантного анализа,
VIEWSCH, VIEWMOD, VIEWNET – множество программ
отображения схем, модулей и сетевых объектов.
Множество
правил проектирования RPRJ состоит
из подмножеств
RPRJ=<RNAMEVAR,
RMCADIN, RMCADOUT, RFTSCH, RFTAB>
где:
RNAMEVAR – правила образования вариантов имен результатов проектирования,
RMCADIN –
правила выбора модулей и функций заполнения таблицы варианта схемы,
RFTSCH – правила выбора модулей и функций извлечения данных
из таблицы варианта схемы,
RFTAB – правила выбора модулей и функций извлечения данных
из таблицы информации о компонентах схемы,
RMCADOUT –
правила выбора модулей и функций заполнения варианта схемы конкретной САПР.
Процедуры
анализа должны допускaть peaлизaцию измeнeний в oпиcaнии oбъeктa. Синтез
вapьиpуeмыx oпиcaний oбъeктoв в oтличиe oт ocнoвныx мoжнo нaзвaть
диффepeнциaльным. Пpoцeдуpы диффepeнциaльнoгo cинтeзa пoзвoляют пoлучaть
oпиcaниe oбъeктa для мнoгoвapиaнтнoгo aнaлизa, внocить измeнeния для пoлучeния
нoвoгo oпиcaния из cущecтвующeгo. Oпиcaниe oтличий удoбнo иcпoльзoвaть в
мнoгoвapиaнтнoм aнaлизe вычиcлитeльныx cиcтeм.
Основой автоматического преобразования
формализованного задания в описании конкретных САПР являются
многофункциональные модели компонент с общим интерфейсом [6]. Наличие моделей
компонент с общим интерфейсом позволяет преобразовать формализованные задания в
результаты для различных приложений. В зависимости от приложения синтезируются модели компонент
и управляющие модули. Модели компонент и управляющих модулей объединяются в статические и динамические библиотеки и
выбираются в зависимости от вида приложения. С целью снижения трудоемкости
создания моделей компонент и управляющих модулей используются модели различных
уровней. Модели верхнего уровня передают параметры моделям среднего уровня, а
модели среднего уровня формируют разделы выходного файла с использованием
модели нижнего уровня. Модели верхнего уровня не зависят от вида приложения.
Вид приложения определяется моделями среднего и нижнего уровней.
Подсистема выбора исходных данных проектирования SETSEL
состоит
из множества подсистем
SETSEL=<SETPR, SETCADIN, SETTYPD, SETLANG, SETSERV>
где:
SETPR —
подсистема выбора проекта в виде формализованных заданий,
SETCADIN – подсистема выбора входной САПР,
SETTYPD – подсистема
выбора видов описаний во входных САПР,
SETLANG – подсистема выбора
языков описания проекта,
SETSERV – подсистема выбора
серверов приложений для выполнения проектов в виде формализованных
заданий и получения требуемых результатов.
Множества входных САПР (MCADIN), видов описаний во входных САПР (MTYPD),
языков описания проектов (MLANG), серверов
приложений для выполнения проектов в виде формализованных заданий и получения
требуемых результатов (MSERV) имеют небольшую размерность с незначительными
изменениями. Множество проектов в виде формализованных заданий (MPRFZ)
расширяется в процессе работы и необходима автоматизация выбора по ключевым
словам. Пример комментария для поиска с
использованием RDF и owl приведён ниже:
/*
<rdf:RDF
xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"
xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"
xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/">
<owl:Class rdf:ID="Keywords">
<rdfs:schema>fp06rgt.cpp</rdfs:schema>
<rdfs:keyword>Грубо-точный АЦП</rdfs:keyword>
<rdfs:keyword>Rough-precise ADC
</rdfs:keyword>
</owl:Class>
</rdf:RDF>
*/
Использование
RDF и owl соответствует международным стандартам и инициативе CDIO. Множество ключевых слов на английском и русском языках
сведено в таблицы и используются клиентом и сервером.
Литература
1. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования. Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э.
Баумана, 2006. 446 с.
2. Артамонов Е. И. Структурное проектирование систем. / Е.И.Артамонов //
Информационные технологии в проектировании и производстве.2008. №2. С.3–10
3. Борде Б.И. Основы САПР неоднородных вычислительных устройств и систем, Красноярск, изд. КГТУ с грифом Минобразования, 2001г.-
352с.
4. Борде Б.И. Программно -
методический комплекс "Основы САПР неоднородных вычислительных устройств и
систем " Красноярск, КГТУ, 2008г.-CDROM (рус.,англ.) . Номер гос.
регистрации НТЦ ИНФОРМРЕГИСТР 0320702238.
5. Борде Б.И. Многоуровневая структурная оптимизация неоднородных
вычислительных систем. Вестник Красноярского государственного университета,
Физико-математические науки, вып. 7, 2006, с. 155-161.
6. Борде Б. И. Сетевые сервисы проектирования неоднородных вычислительных
систем. / Б. Борде //Труды международной конференции
CAD/CAM/PDM – 2012. М.: ИПУ РАН, 2012-c.242-244.