Ви є тут

Структурно-функціональний аналіз та синтез перетворювачів дискретної інформації для передпроцесорної обробки

Автор: 
Купрейчик Ірина Валеріївна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2005
Артикул:
3405U004448
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОДОВ СОК
В ДВОИЧНУЮ СИСТЕМУ СЧИСЛЕНИЯ

2.1. Структурно-функциональный подход к проектированию ПК

В автоматизированном проектировании радиоэлектронных устройств от словесного технического задания (ТЗ) до схемной реализации устройства условно можно выделить ряд уровней, а именно: системный, алгоритмический, функционально-блочный, схемотехнический. На каждом этапе проектирования решаются специфические задачи с использованием моделей, ориентированных на решение именно этих задач.
На системном уровне происходит формализация поставленной задачи, определение общих требований к устройству по производительности и надежности с учетом допустимых затрат, задаются форматы входных и выходных данных, определяется общая структура и интерфейс устройства.
На алгоритмическом уровне выбираются алгоритмы, позволяющие решать поставленные задачи с учетом заданных ограничений.
На функционально-блочном уровне структура устройства представляется в виде композиции функциональных блоков, которые позволяют реализовать выбранные алгоритмы с заданными параметрами.
На схемотехническом этапе выполняется техническая (схемная) реализация функциональных блоков с учетом выбранной элементной базы в условиях ограничений на быстродействие, энергопотребление, габариты.
При реализации преобразователей кодов на начальном этапе сложно синтезировать его принципиальную схему без этапа системного проектирования с использованием функциональных модулей. Процесс проектирования любого устройства начинается с анализа вариантов предыдущих разработок и их оптимизации с учетом ТЗ на проектирование.
Если задача проектирования ставится как задача оптимизации, необходимо вводить критерии оптимизации. В общем виде они могут быть представлены как целевая функция, подлежащая оптимизации. Оптимизация структуры Si состоит в выборе из множества возможных структурных решений решения, которое обеспечивает максимальную производительность. Поскольку такие модули позволяют реализовать множество {S}m на элементах {S}g, где в общем случае i?g, а в коммерческом аспекте i>g, то оптимальную структуру Si можно выбрать по условию оптимального вида.
Пусть Si подмножество структурных элементов (Si?S), которые характеризуют некоторый i-й вариант структуры преобразователя;
П(Si) - производительность преобразователя со структурой Si;
N(Si) - аппаратурные затраты на реализацию преобразователя со структурой Si.
Тогда по минимальному критерию оптимальной структурой Sопт будет некоторая структура Si?, которая удовлетворяет оптимальности вида:

, (2.1)

где E(Si)=П(Si)N(Si) - целевая функция (функция эффективности структуры) при ограничении N(Si*)?Nmax, где Nmax - наибольшая аппаратурная сложность преобразования, которая может быть обеспечена на данном уровне технологии.
В реальных условиях проектирования множество S вмещает ограниченное число элементов Si , поэтому поиск Sопт в соответствии с (2.1) может быть выполнен методом полного перебора.
Формирование структурно-функциональной организации преобразователя от общего представления до выбора рациональной структуры выполнялось в соответствии со следующим алгоритмом.

{MF}==>{O}==>{Ф}==>{T}, (2.2)

где {MF} - дерево функций, соответствующее системному уровню проектирования; {O} - операторная модель, соответствующая алгоритмическому уровню проектирования; {Ф} - функциональная модель преобразователя на функционально-блочном уровне; {T} - техническая модель преобразователя, представляющая его схемную реализацию.
ТЗ обычно представляет собой объемный документ, в котором на естественном языке описана по сути словесная модель проектируемой системы . Несмотря на строгость и точность формулировок ТЗ не дает однозначного описания объекта проектирования и не позволяет непосредственно переходить от описания функционирования системы к ее техническому выполнению
Исходные данные для проектирования - это специфические требования, содержащиеся в ТЗ:
- перечень типов функциональных задач (ФЗ), решаемых функционально-ориентированным устройством (ФОУ) и характеристики ФЗ каждого типа;
- характеристики входных потоков требований (сигналов инициализации решения ФЗ) на решение ФЗ каждого типа;
- критерии оценки эффективности проектирования ФОУ;
- требования эргономического уровня и патентной защищенности.
ФЗ описываются, как правило, с помощью математических формул или посредством представления последовательности действий, которые предусматривают преобразования исходных данных Х в результаты Y (где X и Y - векторы конечной размерности). Кроме того, в ТЗ ФЗ может быть представлено в виде схемы алгоритма или в какой-либо другой форме. В ТЗ необходимо описать способы получения и выдачи данных, формы представления исходных данных и результатов решения ФЗ и, по возможности, указать устройства ввода-вывода и передачи информации, их технические характеристики. Взаимодействие функциональных задач и их разбивку на подзадачи удобно представлять в виде дерева функций. Множество деревьев, как правило, берется из предыдущих разработок. Графически описанное дерево функций можно представить в виде рис. 2.1

Рис.2.1. Структура дерева функций
F0 - преобразователь на 0 уровне.
Функции на первом уровне:
- ввод данных во входной буфер;
- преобразование;
- вывод результата.
Функции на втором уровне:
- запись во входной буфер из внешней среды;
- хранение входной информации;
- выдача данных в преобразователь;
- запись результата преобразования в выходной буфер;
- хранение выходных данных;
- выдача кода во внешнюю среду;
- первое попарное суммирование;
.
- К попарное сум