Если решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению задач более низких иерархических уровней, то проектирование называют нисходящим (пошаговая детализация). Если раньше выполняются этапы, связанные с низшими иерархическими уровнями, проектирование называют восходящим .
У каждого из этих двух видов проектирования имеются преимущества и недостатки. При нисходящем проектировании система разрабатывается в условиях, когда ее элементы еще не определены и, следовательно, сведения о их возможностях и свойствах носят предположительный характер. При восходящем проектировании, наоборот, элементы проектируются раньше системы, и, следовательно, предположительный характер имеют требования к элементам. В обоих случаях из-за отсутствия исчерпывающей исходной информации имеют место отклонения от потенциально возможных оптимальных технических результатов. Однако нужно помнить, что подобные отклонения неизбежны при блочно-иерархическом подходе к проектированию и что какой-либо приемлемой альтернативы блочно-иерархическому подходу при проектировании сложных объектов не существует. Поэтому оптимальность результатов блочно-иерархического проектирования следует рассматривать с позиций технико-экономических показателей, включающих в себя, в частности материальные и временные затраты на проектирование.
Поскольку принимаемые предположения могут не оправдаться, часто требуется повторное выполнение проектных процедур предыдущих этапов после выполнения проектных процедур последующих этапов. Такие повторения обеспечивают последовательное приближение к оптимальным результатам и обусловливают итерационный характер проектирования. Следовательно, итерационность нужно относить к важным принципам проектирования сложных объектов.
На практике обычно сочетают восходящее и нисходящее проектирование. Например, восходящее проектирование имеет место на всех тех иерархических уровнях, на которых используются унифицированные элементы. Очевидно, что унифицированные элементы, ориентированные на применение в ряде различных систем определенного класса, разрабатываются раньше, чем та или иная конкретная система этого класса.
Достоинство нисходящего проектирования состоит в том, что оно позволяет разработчикам сосредоточиться на основных для данного проблемах и отложить принятие всех тех решений, которые не должны приниматься на данном этапе проектирования. Нисходящее проектирование требует с самого начала ставить и решать наиболее фундаментальные задачи, откладывая частные вопросы для последующего рассмотрения.
0(Лекция 5)
Методы проектирования БД
Целью проектирования БД является адекватное отображение в базе данных сути предметной области, рассматриваемой с точки зрения решения задачи автоматизации.
В теории баз данных существует ряд методов разработки моделей БД, отображающих разные уровни её архитектуры. Распространены два основных подхода к проектированию систем баз данных: "нисходящий" и "восходящий".
Известен также подход "смешанной стратегии" - сначала «восходящий» и «нисходящий» методы используются для разных частей модели, после чего все подготовленные фрагменты собираются в единое целое.
Рассмотрим на рисунке отличие этих методов
Рисунок - Выбор метода проектирования
Метод восходящего проектирования БД
При «восходящем» подходе осуществляют структурное проектирование снизу-вверх. Этот процесс называют процессом синтеза, попыткой получения целого, адекватно отображающего описание предметной области, на основе описания составляющих его частей.
Этапы проектирования БД методом «восходящего» проектирования представлены на рисунке 2.
ДЛМ - даталогическая модель; НФ - нормальная форма; ИЛМ -информационно-логическая модель предметной области; МБД - модель БД.
Рисунок 2 - Этапы проектирования БД методом «восходящего» проектирования
Работа для реляционной БД начинается с определения свойств объектов (атрибутов сущностей) предметной области, которые на основе анализа существующих между ними связей группируются в реляционные отношения (таблицы), отображающие эти объекты (в том случае, если мы проектируем структуру реляционной БД).
Как правило, получают 2 - 3 реляционных отношения, связанных между собой.
Избыточность данных в ненормализованной схеме - повторение данных в БД.
Для того чтобы полученная структура БД (ДЛМ) не обладала различными аномалиями при добавлении, обновлении или удалении данных вследствие их избыточности, необходимо осуществить проверку каждой полученной схемы отношения, как минимум, на соответствие 3НФ. Если схемы отношений не соответствуют этому условию, а они, как правило, не соответствуют, необходимо проводить процесс нормализации.
Значительный объем мероприятий по нормализации схем реляционных отношений даже дал второе название методу «восходящего» проектирования. Этот метод часто называют методом «нормализации».
Основы теории нормализации создал Э. Кодд.
Нормализация - это процесс проектирования в терминах РМД методом последовательных приближений к удовлетворительному набору схем.
Совокупность схем отношений называется схемой реляционной БД.
Нормализация исключает избыточность и аномалии в БД.
Аномалии в ненормализованной схеме отношения:
а) обновления - противоречивость данных, вызванная их избыточностью и частичным обновлением.
Пример: Схема2
(Код преподавателя, ФИО преподавателя, Код кафедры, Название кафедры, Краткое название кафедры, Код должности, Название должности)
б) аномалия удаления - непреднамеренная потеря данных, вызванная удалением других данных
в) аномалия ввода - невозможность ввести данные в таблицу, вызванная отсутствием других данных.
Схема2 (Код преподавателя, ФИО преподавателя, Код кафедры, Название кафедры, Краткое название кафедры, Код должности, Название должности)
Этапы проектирования БД методом нормализации:
1. Определение всех атрибутов, сведения о которых будут включены в БД -сбор сырых данных на предприятии.
2. Составление списка сырых данных в виде схем реляционных отношений. Полученная в итоге схема отношений находятся в нулевой нормальной форме (0НФ).
3. Приведение схемы отношения к 1НФ
Опр. 1НФ: Схема отношения находится в 1НФ тогда и только тогда, если все атрибуты схемы имеют атомарное значение и в схеме отношений отсутствуют повторяющиеся группы.
Опр.: повторяющаяся группа - один или более элементов данных, которые имеют более одного значения для одного значения части ключа. Рассматривается, если первичный ключ составной.
Разбиение схемы отношения на атомарные атрибуты.
Удаление повторяющихся групп.
ПГ: ЗАКАЗ (Номер заказчика, Ф.,И.,О., тел., дата, Номер заказа)
Первичный ключ - Номер заказчика, Дата, Номер заказа (если в один день заказчик может оформить более чем один заказ)
Повторяющаяся группа: Ф,И,О, телефон - повторяются в каждой новой записи при формировании информации о новом заказе, хотя эта информация относится к части составного ключа - Номер заказчика.
Нужно вынести в отдельную схему отношений:
ЗАКАЗ (№ заказчика, дата, № заказа)
ФИЗИЧЕСКОЕ ЛИЦО (№ заказчика, Ф,И,О, телефон)
Связь 1:М между 2-мя новыми схемами отношений, «много» на стороне отношения ЗАКАЗ.
Каждое ФИЗИЧЕСКОЕ ЛИЦО может оформить много ЗАКАЗОВ.
Каждый конкретный ЗАКАЗ оформлен одним и только одним ФИЗИЧЕСКИМ ЛИЦОМ.
4. Изучение смысла (семантики) данных и определение набора атрибутов -потенциального (уникального) ключа отношения. М.б. несколько уникальных ключей.
Уникальный (потенциальный) ключ - атрибут или набор атрибутов, который полностью и однозначно определяет значения других атрибутов.
5. Если отношение обладает несколькими потенциальными ключами, то нужно выбрать среди них кандидата в первичный ключ.
6. Выявление функциональных зависимостей между атрибутами нормализуемой схемы отношения.
Опр.: функциональной зависимостью атрибута В (набора атрибутов) отношения R от атрибута (набора атрибутов) А отношения R, обозначаемой R.A -> R.B A->B
называется такая связь между атрибутами отношения, что в каждый момент времени каждому значению атрибута (набору атрибутов) В соответствует только одно значение атрибута (набора атрибутов) А.
Однако для заданного значения атрибута В может существовать несколько различных значений атрибута А.
Таким образом, если из семантики предметной области нам известно значение атрибута А, то мы в предметной области однозначно можем определить значение атрибута В.
ФЗ является смысловым свойством атрибутов отношения.
В отношении м.б. выявлено много функциональных зависимостей, т.е. в отношении м.б. выявлено много детерминантов.
Опр.: ключевой атрибут - атрибут, входящий в состав первичного ключа Опр.: не ключевой атрибут - атрибут, не входящий в состав первичного ключа.
Опр.: частичная ФЗ - это зависимость не ключевого атрибута от части составного первичного ключа.
Опр.: полная ФЗ - это зависимость не ключевого атрибута от всего составного первичного ключа.
Имеет смысл рассматривать полную и частичную ФЗ в том случае, если ПК - составной.
Работа(Номер школы (ВК1); Номер инструктора (ПК); Фамилия инструктора; Имя инструктора; Отчество инструктор; Серия паспорта; Номер паспорта; Дата принятия на работу; Госномер автомобиля; Код вида занятий (ВК3))
Функциональные зависимости:
Номер инструктора -> Номер школы Номер инструктора -> Фамилия инструктора Номер инструктора -> Имя инструктора
Номер инструктора -> Отчество инструктора Номер инструктора - >Серия паспорта Номер инструктора -> Номер паспорта Номер инструктора - >Код образования Номер инструктора - >Дата принятия на работу Номер инструктора - >Госномер автомобиля
Функционально полно от первичного ключа Номер инструктора, Код вида занятий не зависит ни один не ключевой атрибут.
Для приведения к 2НФ необходимо выявит подмножество ФЗ не ключевых атрибутов от составного первичного ключа. Сколько не ключевых атрибутов -столько ФЗ!
Замечание: полное множество ФЗ определяется на основе аксиом и теорем теории множеств.
7. Приведение схемы отношения к 2НФ Технология приведения ко 2НФ:
1) В отдельную схему отношения выносится составной первичный ключ и те атрибуты, которые функционально полно зависят от него. Если таких атрибутов нет, то первичный ключ выносится один.
2) В отдельную схему выносится часть первичного ключа и те атрибуты, которые функционально полно зависят от этой части.
Сколько частей первичного ключа образовали частичные ФЗ, столько схем получаем
3) Исходная схема удаляется.
8. Определение транзитивных зависимостей в каждом нормализуемом отношении
Опр.: транзитивная зависимость - атрибут С отношения R транзитивно зависит от атрибута А отношения R, если для атрибутов А, В, С выполняется условие существования следующих ФЗ:
при условии, что атрибут А функционально не зависит ни от атрибута В, ни от атрибута С.
9. Удаление транзитивных зависимостей путем декомпозиции схем отношений
10 Определение условий необходимости анализа схем отношений на соответствие НФБК (нормальной формы Бойса - Кодда - BCNF)
Эта нормальная форма вводит дополнительное ограничение по сравнению с
Опр.: Отношение находится в НФБК, если оно находится в 3НФ и каждый детерминант отношения является потенциальным ключом отношения.
Опр.: Детерминантом ФЗ называется атрибут (набор атрибутов),
расположенный в левой части ФЗ, т.е. от детерминанта функционально полно зависит некоторый другой атрибут (атрибуты)
В отношении м.б. несколько детерминантов
Ситуация, когда отношение будет находиться в 3НФ, но не в НФБК, возникает при условии, что отношение имеет два (или более) возможных (потенциальных) ключа, которые являются составными и имеют общий атрибут.
Таким образом, НФБК учитывает ФЗ, в которых участвуют все потенциальные ключи отношения, а не только ПК.
На практике такая ситуация встречается достаточно редко, и для всех прочих отношений 3NF и BCNF эквивалентны.
Для отношения с единственным потенциальным ключом его 3НФ эквивалентна и НФБК.
Таким образом, для успешного проведения нормализации (до 3НФ) необходимо на основе анализа предметной области (анализа документов
предметной области) для каждой схемы реляционного отношения:
Выявить потенциальные ключи;
Увидеть повторяющиеся группы и не атомарные атрибуты;
Привести схемы отношения к 1НФ;
Определить функциональные зависимости между не ключевыми атрибутами и первичным ключом;
Определить частичные функциональные зависимости;
Осуществить декомпозицию (деление) соответствующих схем отношений для удалений частичных функциональных зависимостей;
Увидеть транзитивные зависимости между не ключевыми атрибутами и первичным ключом;
Исключить транзитивные зависимости путем декомпозиции
соответствующих схем отношений.
Проведение этих мероприятий является достаточно трудоемким процессом. Так, например, выявление полного множества функциональных зависимостей потребует знаний теории множеств и предикатной логики.
Для приведения схем отношений к более высоким нормальным формам необходимо проведение дополнительного исследования предметной области для определения детерминантов отношений, выявления многозначных зависимостей между атрибутами отношения, зависимостей соединения.
Рассмотрим на рисунке схему процесса нормализации
Рисунок - Схема процесса нормализации
«Восходящее» проектирование - это достаточно сложная и устаревшая методика, которая подходит для проектирования только небольших баз данных.
Предметная область - автоматизация учета личных данных инструкторов сети школ авто вождения.
Возросло количество обучающихся, возрос и контингент инструкторов, появилась необходимость автоматизации.
На этапе общения с заказчиком были определены следующие атрибуты, которые необходимо хранить и обрабатывать:
Номер школы;
ФИО инструктора;
Дата рождения;
Номер, серию паспорта;
Дата принятия на работу;
Госномер автомашины, которая закреплена за инструктором (необходимо хранить
последнюю запись - желание заказчика, хотя по-хорошему надо хранить историю);
Вид занятий, которые проводит сотрудник (лекция, вождение), также хранить только последнюю информацию - фотография момента, история не нужна.
Выявленные ограничения предметной области:
Все данные должны быть обязательными.
За одним автомобилем м.б. закреплено несколько инструкторов.
Номер сотрудника уникальный в пределах всей ИС, охватывающей сеть школ.
Наполнение строк реальными данными позволило выявить кандидата в первичный ключ. Серия и номер документа удостоверяющего личность состоит из двух атрибутов, его можно заменить введение дополнительного номера - личный номер инструктора. Это выяснилось и в ходе дальнейшего обследования предметной области - сотрудник, ведущий личные дела инструкторов, присваивает каждому личный номер.
Поле "вид занятий" символьное, что нежелательно для атрибута, входящего в состав первичного ключа. В ходе дальнейшего анализа предметной области был выявлен документ, который перечислял существующие виды занятий автошколы, причем, записи были пронумерованы в шапке отчетного документа- 1 - руководство школой; 2- чтение теоретического курса; 3 - работа на тренажерах и т.д. и по каждому виду подводился итог. Появился атрибут, дополнительно описывающий вид занятий, причем числовой. Его необходимо добавить в схему отношения и сделать атрибутом первичного ключа, заменив, таким образом, длинное символьное поле.
Получили схему отношения:
ПК - первичный ключ - Номер инструктора; Код вида занятий
Необходимость нормализации: исходное отношение, находящееся в нулевой нормальной форме, содержит избыточные данные, что является причиной аномалий вставки - например, мы не можем внести данные о инструкторе, пока он не принесет сведения об образовании или не будет точно известен госномер и марка автомобиля, который за ним закрепляют. Аномалия обновления
Изменение госномера автомобиля (автомобиль списали) поведет за собой необходимость изменения этого поля во всех строках, где он упоминается (фиксируем только фотографию момента - за кем был последним закреплен автомобиль, но таких людей м.б. несколько и для их выявления необходимо проделать определенную работу, при чем работу администратора БД).
Явная избыточность - повторение названия вида занятий.
Неявная избыточность - изменение госномера автомобиля.
Дальнейшим, необходимым для нормализации, этапом работы является определение зависимостей между атрибутами на основе семантики предметной области.
Скачать лекцию: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
магистерская работа
1.1.2 Последовательное проектирование (нисходящее и восходящее)
Процесс проектирования изделий с использованием САПР, как правило, может быть реализован в виде двух возможных вариантов:
ѕ нисходящего (сверху вниз);
ѕ восходящего (снизу вверх) проектирования.
При нисходящем проектировании задачи высоких иерархических уровней решаются прежде, чем задачи более низких иерархических уровней. При восходящем проектировании последовательность противоположная. Функциональное проектирование сложных систем чаще всего является нисходящим, конструкторское проектирование - восходящим. Принципиальное отличие этих вариантов показано на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 - Принципиальное отличие восходящего и нисходящего вариантов проектирования изделия
Методология нисходящего проектирования предусматривает создание многоуровневой управляющей структуры, содержащей всю основную геометрию и базовые параметры проектируемого изделия. В основе управляющей структуры (древовидная структура отдельных блоков, содержащая перечень участников проекта, в виде отделов, состав каждой управляющей сборки (совокупность МГП и модели распределения пространства (МРП)), обозначение, наименование и название файла модели для каждого элемента, фиксацию, на каком уровне, в каком виде и каким отделом формируются расчетные модели) лежат модели мастер - геометрии (компоненты сборки, в которых определяются габариты узлов и деталей изделия, характерные геометрические размеры компонентов, места расположения и форма сопряжений между элементами, внешние интерфейсы будущего изделия, подвижные соединения и механизмы, анализ движения кинематических схем изделия, учитываются расчётные или внешние данные, характерные для будущего изделия, проводятся работы по оптимизации конструкции изделия). В свою очередь МРП - это виртуальный макет проектируемого изделия. Итак, данные из мастер - геометрии верхнего уровня передаются на нижестоящий уровень и дополняются уточняющей геометрией, позволяя, таким образом, сформировать концептуальную схему проектируемого изделия.
Разветвленная схема управляющей структуры дает возможность организовать параллельную работу разных подразделений проектантов и конструкторов. Заключительным этапом является создание реальных конструкторских моделей деталей и узлов со ссылками на МГП и выпуск конструкторской документации.
При восходящем проектировании разработка идёт снизу вверх. На первом этапе разрабатываются изделия самого низкого уровня (геометрия конкретных деталей и агрегатов). На следующем к ним подключаются изделия более высокого уровня (создание комплексов деталей - узлов) и проверяется их работоспособность. На завершающем этапе проектирования разрабатывается управляющая сборка, отвечающая за логику работы всего изделия.
Методология нисходящего проектирования используется для вновь создаваемых изделий при проведении проектно - конструкторских работ, с целью эффективной организации управления данными и конструкторскими изменениями.
Методология восходящего проектирования используется для модификации уже разработанных изделий.
Проектирование твердотопливного ракетного двигателя третьей ступени трехступенчатой баллистической ракеты
Сопло является очень важным элементом любого ракетного двигателя. Оно во многом определяет все характеристики ракеты, поскольку именно в нем потенциальная энергия горячих газов превращается в кинетическую энергию истекающей струи газов...
Разработка жидкостного ракетного двигателя первой ступени ракетоносителя
На рисунке 9 изображена пневмогидравлическая схема ДУ ЖРД 1-й ступени, работающего на керосине и кислороде. На схеме линиями изображены трубопроводы, двойными линиями - механические связи. К схеме прилагается перечень агрегатов (таблица 1)...
Разработка микроспутника связи
К задачам баллистического проектирования относят: 1) построение трассы, 2) определение характеристик зоны обзора специальной аппаратурой, 3) определение зон видимости КА...
ракетный космический инженерный автоматизированный Проектирование - процесс создания проекта, прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния. В технике - разработка проектной...
Управление инженерными данными на этапе концептуального проектирования ракеты-носителя
Традиционное параллельное проектирование в разработке новых изделий обычно включает перечень работ по проектированию, сборке, испытанию, анализу, анализу с итеративным повторением цикла до получения нужного результата...
Подпрограммы
Структурное программирование
В предыдущем разделе рассматривались основные операторы и типы данных, необходимые для составления программ. При этом предполагалось, что текст программы представляет собой линейную последовательность операторов присваивания, цикла и условных операторов. Таким способом можно решать не очень сложные задачи и составлять программы, содержащие несколько сот строк кода. После этого понятность исходного текста резко падает из-за того, что общая структура алгоритма теряется за конкретными операторами языка, выполняющими слишком детальные, элементарные действия. Возникают многочисленные вложенные условные операторы и операторы циклов, логика становится совсем запутанной, при попытке исправить один ошибочный оператор вносится несколько новых ошибок, связанных с особенностями работы этого оператора, результаты выполнения которого нередко учитываются в самых разных местах программы. По этой причине набрать и отладить длинную линейную последовательность операторов практически невозможно.
При создании средних по размеру приложений (несколько тысяч строк исходного кода) используется структурное программирование, идея которого состоит по сути в том, что структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из исходного текста. Для этого нужно иметь средства для создания программы не только с помощью трех простых операторов, но и с помощью средств, более точно отражающих конкретную структуру алгоритма. С этой целью в программирование введено понятие подпрограммы - набора операторов, выполняющих нужное действие и не зависящих от других частей исходного кода. Программа разбивается на множество мелких подпрограмм (занимающих до 50 операторов - критический порог для быстрого понимания цели подпрограммы), каждая из которых выполняет одно из действий, предусмотренных исходным заданием. Комбинируя эти подпрограммы, удается формировать итоговый алгоритм уже не из простых операторов, а из законченных блоков кода, имеющих определенную смысловую нагрузку, причем обращаться к таким блокам можно по названиям. Получается, что подпрограммы - это новые операторы или операции языка, определяемые программистом.
Возможность применения подпрограмм относит язык программирования к классу процедурных языков.
Наличие подпрограмм позволяет вести проектирование и разработку приложения сверху вниз - такой подход принято называть нисходящим проектированием. Сначала выделяется несколько подпрограмм, решающих самые глобальные задачи (к примеру, инициализация данных, главная часть и завершение), потом каждый из этих модулей детализируется на более низком уровне, разбиваясь в свою очередь на небольшое число других подпрограмм, и так происходит до тех пор, пока вся задача не окажется реализованной.
Такой подход удобен тем, что позволяет человеку постоянно мыслить на предметном уровне, не опускаясь до конкретных операторов и переменных. Вместе с тем, появляется возможность некоторые подпрограммы не реализовывать сразу, а временно откладывать, пока не будут закончены другие части. К примеру, если имеется крайне важность вычисления сложной математической функции, то выделяется отдельная подпрограмма такого вычисления, но реализуется она временно одним оператором, который просто присваивает заранее выбранное значение (к примеру, 5). Когда все приложение будет написано и отлажено, тогда можно приступить к реализации этой функции.
Немаловажно, что небольшие подпрограммы значительно проще отлаживать, что существенно повышает общую надежность всей программы.
Очень важная характеристика подпрограмм - это возможность их повторного использования. С интегрированными системами программирования поставляются большие библиотеки стандартных подпрограмм, которые позволяют значительно повысить производительность труда за счет использования чужой работы по созданию часто применяемых подпрограмм.
Рассмотрим пример, демонстрирующий методику нисходящего проектирования. Имеется массив Ocenki, состоящий из N (N > 2) судейских оценок (каждая оценка положительна). В некоторых видах спорта принято отбрасывать самую большую и самую маленькую оценки, чтобы избежать влияния необъективного судейства, а в зачет спортсмену идет среднее арифметическое из оставшихся оценок. Решим эту задачу, постепенно детализируя алгоритм (без привязки к конкретному языку программирования).
1. Процесс решения наиболее просто описывается подпрограммами:
Ввести_оценки_в_массив;
Удалить_самую_большую_оценку;
Удалить_самую_маленькую_оценку;
Вывести_результаты;
Теперь можно приступить к детализации каждой их этих подпрограмм.
2. Удалить_самую_большую_оценку;
Как удалить самую большую оценку из статического массива? Вместо нее можно просто записать значение 0, а при подсчете среднего арифметического нулевые значения не учитывать.
I = Номер_самого_большого_элеменша_в_массиве;
3. Удалить_самую_маленькую_оценку;
I = Номер_самого_маленького_элемента_в_массиве;
При реализации подпрограммы Номер_самого_маленького_элемента_в_массиве нужно учесть, что искать придется самое маленькое из положительных значений (больших нуля).
Здесь потребуется оператор цикла, вычисляющий сумму всех элементов массива Ocenki.
FOR I = 1 ТО N
SUM = SUM + Ocenki(I)
SUM = SUM / (N - 2)
В последнем операторе происходит вычисление среднего арифметического всех оценок. Сумма элементов массива делится на число элементов, уменьшенное на 2, потому что две оценки, самую большую и самую маленькую, учитывать не нужно.
В случае если бы эта задача решалась последовательно, то уже на этапе удаления оценок могли возникнуть определенные проблемы.
Реализацию подпрограмм Номер_самого_большого_элемента_в_массиве и Номер_ самого_маленького_элемента_в_массиве выполните самостоятельно.
Метод нисходящего проектирования предполагает последовательное разло- жение общей функции обработки данных на простые функциональные элементы ("сверху- / вниз"). В результате строится иерархическая схема, отражающая состав и взаимопод-чиненность отдельных... [читать подробенее]
Занятие 12-2 часа Метод нисходящего проектирования предполагает последовательное разложение общей функции обработки данных на простые функциональные элементы ("сверху- / вниз"). В результате строится иерархическая схема, отражающая состав и взаимоподчиненность... [читать подробенее]
Между всеми этапами проектирования существует глубокая взаимосвязь. Так, определение окончательной конструкции и разработка всей технической документации часто не могут быть выполнены до окончания разработки технологии. В процессе конструирования и разработки...
Вопрос 4. Восходящее и нисходящее проектирование.
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Вопрос 4. Восходящее и нисходящее проектирование. |
| Рубрика (тематическая категория) | Производство |
ЭС относятся к сложным системам и их проектирование характеризуется высоким разнообразием проектных задач, наличием высокого числа вариантов решений, крайне важно стью учета большего количества факторов.
Кроме процедур детализации на иерархические уровни при блочно-иерархическом подходе к проектированию ЭС применяют расчленение представлений об изделии на ряд аспектов по характеру отображаемых свойств.
К числу базовых аспектов относятся функциональный, конструкторский и топологический .
Функциональным принято называть аспект, связанный с описанием проектируемых действий и процессов функционального объекта.
В функциональном аспекте выделяются системный или структурный, функционально-логический, схемотехнический и компонентный уровни абстрагирования.
На системном уровне в качестве систем фигурируют комплексы, а в качестве элементов – блоки аппаратуры.
На функционально-логическом уровне эти блоки рассматриваются как системы, состоящие из элементов, в качестве которых выступают функциональные узлы.
На схемотехническом уровне эти блоки рассматриваются как системы, состоящие из схематических компонентов.
На компонентном уровне сами компоненты рассматривают как системы и рассматривают процессы, протекающие в схематических компонентах.
Конструкторскому аспекту соответствует иерархия конструктивов, включающая уровни описания компонентов изделия, дискретных элементов и микросхем и топологических фрагментов.
В технологическом аспекте рассматриваются иерархические уровни описания технологических процессов в виде маршрутов проектирования, совокупности операций и переходов.
Учитывая зависимость оттого в какой последовательности выполняются проектные процедуры различают два способа проектирования:
Восходящее проектирование - ϶ᴛᴏ проектирование, при котором выполнение процедур низких уровней предшествует выполнению проектных процедур, относящихся к более высоким иерархическим уровням (ᴛ.ᴇ. – снизу вверх).
Нисходящее проектирование - ϶ᴛᴏ проектирование сверху вниз, и характеризуется противоположной последовательностью выполнения процедур.
Типичная последовательность процедур нисходящего проектирования ЭС, включает в себя:
- системно-техническое проектирование - ϶ᴛᴏ анализ тактико-технических требований на проектировании комплекс определенных основ принципов функционирования, выработка структурных схем.
- схемотехническое проектирование - ϶ᴛᴏ выработка функциональных и принципиальных схем.
- конструкторское проектирование - ϶ᴛᴏ выбор формы, компоновки и размещения конструктивов, трассировка межсоединений и выработка конструкторской документации.
- технологическое проектирование - ϶ᴛᴏ выработка маршрутов и технологической базы, выбор оснастки.
Нисходящее проектирование (рис. 3).
Рис. 3 Последовательность этапов нисходящего проектирования ЭС
Типичная последовательность процедур восходящего проектирования включает в себя (рис. 4).:
Приборно-технологическое проектирование - ϶ᴛᴏ выбор базовой технологии, расчёт диффузии профиля, выбор топологии компонентов.
Схемотехническое проектирование - ϶ᴛᴏ синтез принципиальной электрической схемы, оптимизация параметров элементов.
Функционально-логическое проектирование - ϶ᴛᴏ синтез логических схем, реализация памяти, синтез контролирующих и проверяющих тестов.
Конструкторско-технологическое проектирование - ϶ᴛᴏ размещение элементов, трассировка межсоединений, проверка соответствия топологических и электрических схем, вычерчивание послойной топологии.
Рис. 4 Последовательность этапов восходящего проектирования, характерная для проектирования интегральных схем (ИС)
При этом как при нисходящем, так и при восходящем проектировании последовательности этапов проектирования свойственен итерационный характер, при котором приближение к окончательным результатам осуществляется путём многократного выполнения одной и той же процедуры с корректировкой исходных данных.
Алгоритм получения проектного решения представлен на рисунке 5
 |
Рис. 5 Алгоритм выполнения проектной процедуры
Анализ - процедура мысленного или реального расчленения предмета͵ свойства предмета или отношения между предметами (явлениями или процессами) на части и выявление взаимосвязей между этими частями.
Аналитические процедуры являются одними из главных приёмов получения новых творческих результатов.
Синтез - процедура, обратная анализу, определяющая соединение различных компонентов, сторон предмета в единое целое, которая осуществляется как в практической деятельности, так и в процессе мысленного познания действительности.
Оценка - установление соответствия качества предмета (продукта разработки) предъявляемым требованиям.
Вопрос 4. Восходящее и нисходящее проектирование. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Вопрос 4. Восходящее и нисходящее проектирование." 2017, 2018.