close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Обобщение некоторых результатов исследования когнитивной модели распределенной САПР.

код для вставкиСкачать
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
УДК 658.512.2.011(06)
В. М. Глушань, Р. В. Иванько, П. В. Лаврик, Н. Н. Орлов
ОБОБЩЕНИЕ НЕКОТОРЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
КОГНИТИВНОЙ МОДЕЛИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ САПР
Таганрогский технологический институт Южного федерального университета (gluval07@rambler.ru)
В данной статье приводятся обобщения некоторых результатов по проблеме построения распределенных САПР
электронных схем
Ключевые слова: когнитивная модель, CALS- технологии, распределенные САПР
V. M. Glushan, R. V. Ivanko, P. V. Lavrik, N. N. Eagles
GENERALISATION OF SOME RESULTS OF RESEARCH
COGNITIVE MODELS DISTRIBUTED CAD SYSTEM
In given article generalisations of some results on a problem of construction distributed CAD of electronic schemes are resulted.
Cognitive model, the CALS technologies, distributed CAD system.
Сетевые информационные технологии (СИТ)
все глубже проникают в самые различные сферы деятельности человека. Подтверждением этому является развитие систем CALS-технологии
(Continuous Acquisition and cycle Support – непрерывное обеспечение и поддержка жизненного цикла изделий), предполагающей комплексную компьютеризацию сфер промышленного производства. Концептуальной основой
CALS-технологий является интеграция всех
систем автоматизированной поддержки всех
этапов жизненного цикла изделий промышленного производства.
Важнейшими из этих этапов являются: CAE –
автоматизированные расчеты и анализ; CAD –
автоматизированное проектирование; CAM –
автоматизированное изготовление изделий и подготовка производства; PDM – управление проектными данными. Успешная реализация CALSтехнологий позволит выполнять работу над одним проектом различных коллективов (параллельное проектирование).
Среди отмеченных этапов бесспорно наиболее трудоемким, требующим использования
достижений искуccтвенного интеллекта, является автоматизированная разработка проектов.
Традиционные САПР различного назначения
являются сосредоточенными, т. е. проектирование ведется на одном рабочем месте, за одним дисплеем. Поскольку CALS-технологии по
определению являются сетевыми информационными, то и CAD-системы, интегрируясь в них,
также должны быть сетевым.
В данной статье приводятся обобщения некоторых результатов по проблеме построения
распределенных САПР электронных схем, изложенных в работах [1–8]. В работах [1, 2] высказываются концептуальные соображения о возможности и необходимости построения распределенных САПР. В работах [3–5] приводятся
оценки времени решения задач конструкторского проектирования на традиционных (сосредоточенных) САПР и на распределенных САПР.
Однако, как показали дальнейшие исследования, эти оценки оказались слишком оптимистическими. Иначе говоря, исходя из этих оценок, число компьютеров в сети, привлекаемых
для решения задач проектирования, можно увеличивать неограниченно и эффективность системы от этого будет только расти.
В последующих работах [6–8] были предложены более реалистичные оценки, показывающие, что существует оптимальное число
компьютеров сети, которые целесообразно использовать для решения задач проектирования.
В проведенных исследованиях рассматривались различные модели в качестве претендентов на роль когнитивной модели конструкторского проектирования электронных схем.
Выбор был остановлен на модели, описанной
в [4]. Согласно этой модели, процесс проектирования распадается на пять этапов. На первом
этапе общая задача подвергается декомпозиции
и решается сервером сети. На втором этапе сервер рассылает компьютерам-клиентам сформированные в результате декомпозиции задания
для решения задач размещения и трассировки.
Третий этап состоит в решении каждым компьютером-клиентом своих задач размещения
и трассировки. На четвертом этапе выполняет-
131
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
ся обратная передача результата работы с каждого компьютера-клиента на сервер. И, наконец, на пятом этапе выполняется объединение
сервером всех частей схемы и дотрассировка
"разрывных" трасс.
В соответствии с принятой когнитивной
моделью оценку On ( f ( N , n)) временной сложности процесса проектирования (ВСПП) с помощью распределенной САПР можно представить
выражением
On ( f ( N , n)) = Oдек ( f ( N , n)) + Oп.п ( f ( N , n)) +
+ ∑ Oi ( f ( N , n)) + Oоб .п ( f ( N , n)) +
i∈I
+Oсер ( f ( N , n)),
(1)
где:
N – количество элементов, например микросхем, в исходной схеме, n – количество компьютеров в сети, I – количество алгоритмов, используемых в проектировании;
Oдек ( f ( N , n)) – временная сложность декомпозиции задачи проектирования, т. е. распределения задания по компьютерам сети;
Oп.п ( f ( N , n)) – временная сложность прямой
пересылки информации после декомпозиции
задачи с сервера на все компьютеры сети;
Oi ( f ( N , n)) – временная сложность всех I ал-
∑
i∈I
горитмов, используемых каждым компьютером
сети при решении задачи проектирования
(например, алгоритмы размещения и трассировки);
Oоб .п ( f ( N , n)) – временная сложность обратной передачи информации со всех компьютеров на сервер;
Oсер ( f ( N , n)) – временная сложность объединения сервером всех решений с каждого компьютера в единое целое.
В выражении (1) третью составляющую,
т. е. временную сложность всех I алгоритмов,
можно заменить некоторой обобщенной функцией временной сложности обработки информации Oобр ( f ( N , n)) . Тогда выражение (1)
примет вид:
On ( f ( N , n)) = Oдек ( f ( N , n)) + Oп.п ( f ( N , n)) +
+Oобр ( f ( N , n)) + Oоб .п ( f ( N , n)) +
+Oсер ( f ( N , n)).
(2)
Очевидно, что в оценке ВСПП сосредоточенной (одно компьютерной) САПР однознач-
но должна присутствовать третья составляющая из выражения (2) и отсутствовать вторая
и четвертая составляющие. Делать однозначно
какие-либо утверждения о первой и пятой составляющих нельзя, поскольку в одних случаях
они могут присутствовать, а в других – нет. Это
определяется как конструктивными особенностями разрабатываемой схемы, так и числом N
ее элементов.
Так, например, существуют конструкции
больших интегральных схем (БИС) так называемой линейчатой структуры. Каждая линейка
полупроводникового кристалла такой БИС
представляет собой часть схемы, которая наполняется схемными элементами точно так же,
как это делается при распределении (декомпозиции) между компьютерами сети.
Аналогичным образом схема разбивается на
части (говорят, что решается задача компоновки схемы), когда число элементов N достаточно
велико – сотни тысяч и больше.
Во всех этих случаях в выражении для
оценки ВСПП будет присутствовать члены
Oдек ( f ( N , n)) , а, следовательно, должна присутствовать и составляющая, с помощью которой будет оцениваться временная сложность
процесса объединения всех частей схемы в единое целое. Очевидно, что эта составляющая будет иметь тот же смысл, что и пятая составляющая в выражении (2), только обозначим мы ее
теперь как Oоб f ( N , n) – оценка объединения.
Исходя из приведенных соображений, оценку ВСПП для сосредоточенной САПР можно
представить в виде
O1 ( f ( N , n)) = Oдек ( f ( N , n)) +
+Oобр ( f ( N , n)) + Oоб ( f ( N , n)) .
(3)
В [6] был проведен детальный анализ
структурной формулы (2) и особенно ее представление в следующем параметрическом виде
On ( f ( N , n)) = N ( N + 1) +
N2
N
+ ( ) k + n k .(4)
n
n
Здесь k – это показатель сложности алгоритмов размещения и трассировки и принимающий значения 1 ≤ k ≤ 6. По выражению (4)
с использованием среды Math Lab были построены семейства графиков при различных
значениях параметров N, n, и k = {2, 3, 4}, которые приведены соответственно на рис. 1, 2
и 3. На рис. 4 все три семейства для наглядности представлены в одной координатной
плоскости.
132
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
Анализ приведенных графиков позволяет
сделать следующие выводы:
• Абсолютная величина ВСПП с увеличением временной сложности алгоритмов (ВСА),
используемых при проектировании (определяется параметром k), увеличивается;
• Увеличение размерности задачи (величины N) ведет к увеличению ВСПП, причем
большим значениям k соответствуют и большие
значения ВСПП при одних и тех же n;
• Минимальное значение ВСПП сдвигается
в сторону больших значений n при увеличении
k практически при всех значениях N;
• При больших значениях N значения
ВСПП практически линейно убывают вплоть до
оптимального значения n, после чего квазилинейно возрастают;
• Во многих случаях наблюдается "зона безразличия", в которой при увеличении n ВСПП
остается практически постоянной.
Значение того факта, что существует оптимальное соотношение между сложностью схемы
(числом элементов N) и числом компьютеров сети n, является очень важным и определяющим
Рис. 4.
фактором для построения распределенной САПР.
Но, очевидно, не менее важным представляется
значение абсолютного выигрыша во времени,
выраженного в разах, распределенной САПР по
сравнению с сосредоточенной. С этой целью в [7]
были проведены соответствующие исследования.
Для этого формула (3), также как и формула (2),
была представлена в параметрическом виде
Nk
O1 ( f ( N , n)) = N + k −1 + n k .
n
(5)
Для абсолютной оценки выигрыша по времени исследовалось отношение формул (5) и (4)
γ( N , n) =
=
O1 ( f ( N , n))
=
On ( f ( N , n))
N + N k / n k −1 + n k
.
N ( N + 1) + N 2 / n + ( N / n) k + n k
(6)
Используя приведенное соотношение (6),
были построены зависимости γ ( N , n) при разных значениях параметров N, n и k.
Из приведенного рисунка видно, что при k = 2,
как бы мы не увеличивали n, выигрыша в скорости
133
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
решения задач мы не получаем. Однако, как показал дальнейший анализ соотношения (6), увеличение значения k, т. е. сложности алгоритмов
размещения и трассировки и, как следствие, ка-
чества решения задачи, приводит к появлению
выигрыша, проявляющегося в виде "пиков" на
графике зависимостей γ(N,n). Обобщенные семейства графиков выигрыша приведены на рис. 5 и 6.
Рис. 5
Рис. 7. Схема взаимодействия сервера и клиента
Рис. 6
134
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
На рис. 5 число элементов N = 200 для всех
трех значений k. На рис. 6 число элементов
N изменялось от 500 до 10000 с интервалом
в 1500 элементов при одном и том же значении
k = 3. Как и следовало ожидать, максимальный
выигрыш приходится на оптимальное число компьютеров сети, участвующих в проектировании.
Зависимости, приведенные на рис. 5, 6, дают ясное представление об абсолютной величине выигрыша, о том, что он растет с увеличением k и N и смещается в сторону увеличения
n при увеличении N.
Для проведения натурных экспериментов
на распределенной САПР необходимо иметь
сетевую программную мониторную оболочку. Такая оболочка была разработана, и схема взаимодействия между сервером и каждым
клиентским компьютером сети в соответствии
с разработанной оболочкой приведена на рис. 7.
Натурные эксперименты на реальной сети
позволят сделать однозначный вывод о степени
адекватности рассматриваемой модели. Такие
эксперименты планируется провести в ближайшее время на локальной сети кафедры САПР
ТТИ ЮФУ. Результаты экспериментов будут
представлять отдельную работу, и соответствующим образом подготовлены к публикации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Глушань В. М. Будников Е. В. Распределенная сетевая
обработка при решении задач конструкторского проектирования ЭВА. Известия ТРТУ, № 3 Тематический вып., "Интеллектуальные САПР". – Таганрог, – 1997. – С. 42–47.
2. Адамов А. З., Глушань В. М. Технология проектирования сетевых САПР. Труды международных конференций "Искусственные интеллектуальные системы"
(IEEE AIS’02) и "Интеллектуальные САПР" (CAD – 2002). –
М.: Изд-во Физматлит, 2002. – С. 456–461.
3. Глушань В. М., Далекин А. В., Косов И. Ю. Конструкторское проектирование на основе сетевых технологий.
Труды международных конференций "Интеллектуальные
системы" (IEEE’04) и "Интеллектуальные САПР" (CAD –
2004), Т. 2. – М.: Изд-во Физматлит, 2004. – С. 15–19.
4. Глушань В. М., Далекин А. В., Иванько Р. В., Косов И. Ю. Автоматизированное конструкторское проектирование радиоэлектронных схем на локальных вычислительных сетях. Известия ТРТУ. Тематический вып.
"Интеллектуальные САПР". – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005,
№ 3(47). – С. 64–69.
5. Глушань В. М., Иванько Р. В. К вопросу обоснования
использования распределенных САПР // Перспективные информационные системы и информационные интеллектуальные системы (электронный журнал), 2006, № 1 (25).
6. Глушань В. М., Иванько Р. В. Анализ эффективности распределенных САПР // Известия ТРТУ. Тематический выпуск "Интеллектуальные САПР". Таганрог: Издво ТРТУ, 2006, № 8, С. 115–120.
7. Глушань В. М., Иванько Р. В., Лаврик П. В., Рыбальченко М. В. Сравнительный анализ эффективности
распределенных САПР. Труды Международных научнотехнических конференций "Интеллектуальные системы"
(AIS’06) и "Интеллектуальные САПР" (CAD-2006). – М.:
Физматлит, 2006, Т. 2.
8. Глушань В. М., Иванько Р. В., Лаврик П. В. Программная оболочка клиент-серверной технологии для распределенной САПР // Труды Международных научнотехнических конференций "Интеллектуальные системы"
(AIS’07) и "Интеллектуальные САПР" (CAD-2007). Научное издание в 3-х томах. – М.: Физматлит, 2007, Т. 1. –
С. 138–143.
УДК 004.6:004.6
С. Н. Игумнов
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ АИИС КУЭ
Волгоградский государственный технический университет (ITLaboratory@mail.ru)
В данной статье кратко описывается работа системы проектирования новых автоматизированных информационноизмерительных систем коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ). Описываются основные предпосылки создания продукта подобного рода и аргументируется необходимость разработки подобной системы.
Ключевые слова: АСКУЭ, электроэнергия, автоматизация, учет, проектирование, обследование, коммерческий.
S. N. Igumnov
AUTOMATED INFORMATION-MEASURING SYSTEMS OF COMMERCIAL
ACCOUNT OF POWER CAD SYSTEM
This paper briefly describes functions of Power Megerment CAD system. Main prerequisites for the system creation are shown and the
necessity in it is explained. The Specialist in electric power will have opportunity to design new automated information-measuring systems
of commercial account of power systems and create the specification of the equipment with the minimal expenses in short terms.
Automated, electric power, commercial, CAD system, information-measuring, specification.
В наше время, на предприятиях разных областей внедряется множество автоматизированных информационно-измерительных систем
коммерческого и технического учета электро-
энергии (АИИС КУЭ). Сейчас невозможно существование некоторых предприятий без выхода на оптовые рынки электроэнергии или без
технического учета внутри своего предприятия.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
553 Кб
Теги
обобщение, когнитивная, распределенный, результаты, некоторые, исследование, модель, сапр
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа