На правах рукописи
Лаврик Павел Викторович
Разработка и исследование РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПОДСИСТЕМЫ КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
Специальность:
05.13.12 – системы автоматизации проектирования
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Таганрог – 2011
Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге.
Научный руководитель: доктор технических наук,
профессор Глушань В.М.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Карелин Владимир Петрович
(Таганрогский институт управления и экономики, г. Таганрог)
доктор технических наук, профессор
Ковалев Сергей Михайлович
(Ростовский государственный университет
путей сообщения, г. Ростов-на-Дону)
Ведущая организация: Федеральное государственное
унитарное предприятие Таганрогский НИИ
Связи.
Защита состоится «10» ноября 2011 г. в 16:10 на заседании диссертационного совета Д 212.208.22 при Южном федеральном университете по адресу: 347928, Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406.
С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344000, Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.
Автореферат разослан « 9 » октября 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.208.22,
доктор технических наук, профессор Целых А.Н.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. За последние 30-40 лет информационные технологии стремительно развивались и прошли путь от технологий решения частных математических и технических задач на вычислительных центрах общего пользования с ЭВМ первых поколений до корпоративных информационных систем и CALS-технологий, обеспечивающих информационную поддержку бизнес-процессов на всех этапах жизненного цикла продукта. Современные проблемы САПР возникают в основном из-за высоких темпов прогресса базы вычислительной техники, повсеместного распространения средств глобальной коммуникации, требований эргономичности и быстрого морального устаревания технологий. Для решения этих проблем недостаточно простой автоматизации процессов проектирования, нужна их рационализация. Следует заметить, что современные САПР ориентированы, прежде всего, на предоставление единого информационного пространства для объединения усилий многих проектировщиков и организацию по поддержанию жизненного цикла проектируемого изделия. А это требует объединения входных и выходных потоков различных приложений и модулей, разработанных разными разработчиками. Для поддержания работоспособности системы в целом, это объединение должно реализовываться на основе стандартных технологий и протоколов. К современным САПР предъявляются требования гибкости, легкости изменений, высокой реактивности. Эти требования противоречат самим принципам построения сложных систем, и уже существует мнение, что в дальнейшем получат новый толчок к развитию несложные, функциональные, ориентированные на выполнение малых задач САПР.
С другой стороны, уровень современных средств коммуникации и средств вычислительной техники таков, что возрастает целесообразность построения различных вариантов систем параллельных вычислений. Добиться существенного повышения производительности САПР только за счет увеличения мощности вычислительных ресурсов или оптимизации алгоритмов на сегодняшний день достаточно проблематично. Более того, использование и модернизация отдельного компьютера, не входящего в сеть, уже не актуальна, поскольку все большее распространение получает такой вид параллельной обработки, как системы удаленных и распределенных вычислений. Вместе с тем в данном направлении в контексте САПР существует ряд проблем, не получивших приемлемого разрешения. В частности, разделение сложной задачи конструкторского проектирования на относительно независимые части для обработки их на разных машинах недостаточно полно разработано и исследовано.
Для исследования целесообразности создания САПР на основе распределенных систем вычислений и изучения особенностей проектирования в таких системах предполагается разработать подсистему для решения задач конструкторского проектирования, использующую ресурсы ЛВС. При этом желательно использовать известные алгоритмы конструкторского проектирования для корректного сравнения эффективности разработки с сосредоточенными системами. Предполагается, что такая система позволит сократить время разработки при сохранении качества получаемого решения. В этой связи, тема работы является важной для науки и практики.
Цель диссертационной работы. Разработка распределенной подсистемы автоматизированного конструкторского проектирования электронных схем и исследование ее эффективности.
Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач:
Построение моделей процесса проектирования схем для теоретической оценки временной сложности процесса проектирования (ВСПП);
Разработка системы моделирования работы распределенной САПР (РСАПР) для проверки основных теоретических положений и выявления неучтенных факторов, влияющих на ВСПП;
Теоретическое обоснование выявленных факторов, усовершенствование моделей процесса проектирования с целью учета числа цепей в схеме;
Разработку действующего экспериментального образца распределенной подсистемы автоматизированного конструкторского проектирования электронных схем.
Методы исследований. Для решения поставленных задач в диссертационной работе используются: элементы теории графов, комбинаторики, системного анализа, математической статистики, САПР, численные методы.
Достоверность результатов. Достоверность результатов подтверждается корректным использованием приведенных математических методов, подтверждением теоретических положений и выводов результатами проведенных экспериментальных исследований, а также положительными результатами применения разработанной подсистемы.
Основные положения, выносимые на защиту.
Обобщенный критерий оценки эффективности распределенной САПР;
Статистическая закономерность зависимости числа межблочных цепей, позволившая рассчитывать оптимальное число компьютеров-клиентов в распределенной подсистеме конструкторского проектирования;
Формализованное описание клиент-серверной модели распределенной подсистемы, позволившее получить предельные временные возможности проектирования электронных схем;
Структура распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволяющая существенно сократить время проектирования электронных схем;
Статистическая зависимость выигрыша по времени проектирования на распределенной САПР по результатам экспериментальных исследований.
Научная новизна работы состоит в решении важной научной задачи в области САПР, связанной с реализацией распределенного процесса проектирования. Для решения указанной задачи:
Разработано формализованное описание клиент-серверной модели распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволившее:
а) получить новый результат, определяющий наличие оптимального числа компьютеров-клиентов для получения максимального временного выигрыша в зависимости от параметров схемы;
б) определить предельные временные возможности проектирования электронных схем распределенной подсистемой.
Разработан двухэтапный итерационно-последовательный алгоритм размещения пограничных элементов в блоках с использованием принципов факторизации и силовой релаксации, позволяющий формировать начальное размещение элементов с учетом числа внешних связей элементов, и взаимного расположения блоков компоновки.
Получена статистическая закономерность зависимости числа межблочных цепей, позволившая рассчитывать оптимальное число компьютеров-клиентов в распределенной подсистеме конструкторского проектирования.
Разработана структура распределенной подсистемы конструкторского проектирования, позволяющая распараллеливать решение задач конструкторского проектирования.
Практическая ценность. Практическую ценность представляет распределенная подсистема конструкторского проектирования "DCAD", включающая генератор моделей схем, реализацию алгоритмов решения основных задач конструкторского проектирования, и оболочку, осуществляющую управление данными, построенная на основе разработанной имитационной модели распределенной подсистемы конструкторского проектирования схем и формирователя моделей принципиальных схем с заданными топологическими свойствами.
Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы в научно-исследовательских работах, выполняемых на кафедре САПР ТТИ ЮФУ: г/б работы «Разработка теории и когнитивных принципов принятия решений на основе распределенных алгоритмов, инспирированных природными системами» и «Разработка теории и принципов интеллектуального анализа данных при построении систем поддержки принятия решений»; в работах, выполняемых по грантам РФФИ а также в учебном процессе кафедры САПР ТТИ ЮФУ и кафедры "Технологии машиностроения" Филиала Донского государственного технического университета в г.Таганроге.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и были одобрены на Всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем» (2005-2006 гг.), Международных научно-технических конференциях «Интеллектуальные САПР» (п. Дивноморское, 2005 - 2007 гг.), международной конференции «Интеллектуальные системы (IEEE AIS’06)» (п. Дивноморское, 2005г.), международной молодежной научно-технической конференции "Интеллектуальные системы в науке, технике, образовании, бизнесе" (п. Дивноморское, 2007 г.), IV-й Международной научно-практической конференции «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» (г. Коломна, 2007 г.), на научных Конгрессах «AIS-IT’09» – «AIS-IT’11» (п. Дивноморское, 2009 – 2011 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 работы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях из перечня ВАК, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 160 стр., а также 81 рисунок, 8 таблиц, список литературы из 105 наименования, 10 стр. приложений и актов об использовании.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность диссертационной работы, поставлена цель работы, даны основные научные положения, выносимые на защиту, приведены сведения о практической ценности, реализации, использовании и внедрении, апробации результатов диссертационной работы, дано краткое содержание глав диссертации.
В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассмотрено состояние проблемы применимости распределенных вычислений к задачам САПР, и проведен анализ существующих технологий распределенных вычислений и подходов к реализации распределенных САПР. Приводится классификация САПР электронных схем. Отмечено, что основной особенностью и проблемой распределенных САПР является разделение задач конструкторского проектирования на относительно независимые подзадачи.
В настоящее время на рынке программно-аппаратных средств представлено большое количество систем, в той или иной степени обеспечивающих автоматизацию проектно-конструкторских и технологических работ (CAD/CAM/CAE системы). По своим возможностям и функциональному назначению они разделены на три уровня: верхний, нижний и средний. Системы нижнего уровня предназначены для автоматизации создания текстовой и чертежной документации, используемой в производстве, а также для решения отдельных задач подготовки управляющих программ для оборудования с ЧПУ. Системы среднего уровня представляют на сегодняшний день самый широкий спектр решений, развившийся как более функционально продвинутая альтернатива набору систем нижнего уровня. Системы верхнего уровня предлагают наиболее полный набор функциональных возможностей и инструментальных средств для автоматизации всего цикла проектирования и подготовки производства продукции. С позиции разработки распределенной САПР данное направление уже достаточно хорошо проработано, существует большое количество фирм, выпускающих подобные САПР различной сложности. Примерами могут служить "тяжелые" САПР от MentorGraphics или Synopsys, AltiumDesigner10 от фирмы Altium, и др. Подобные системы рассчитаны на "сквозное" проектирование; распределенность проектирования в них достигается за счет организации единого информационного пространства, в котором отражаются любые изменения проекта в целом и его частей. При этом становится возможной одновременная работа большого числа специалистов над одним проектом, где каждый решает свою специфическую задачу. Однако в общем случае такая организация процесса проектирования не снимает вопросов об увеличении вычислительных мощностей отдельных машин, решающих трудоемкие задачи, а также приближения программных продуктов к черте физических и эргономических возможностей человека-оператора.
В настоящее время все большее распространение получает такой вид параллельной обработки, как системы распределенных вычислений, которые характеризуются доступностью, высокой масштабируемостью, одним из лучших соотношений цена/производительность и представляют собой совокупность стандартных процессорных блоков, объединенных средой передачи данных. Отметим несколько причин, определяющих обоснованность использования среды распределенных вычислений применительно к САПР:
сокращение времени проектирования при полном использовании имеющихся в распоряжении ресурсов;
ограничения максимальной размерности реализуемого проекта только количеством имеющихся в наличии совокупных ресурсов (вычислительных ресурсов и памяти). Таким образом, при увеличении объема ресурсов увеличивается допустимая максимальная размерность проекта, а сроки проектирования сокращаются;
сокращение стоимости проектирования за счет полного использования уже имеющегося оборудования. При ограниченном доступе к суперЭВМ многих исследовательских лабораторий и проектных организаций распределенные системы (в том числе распределенные САПР) – наилучший выход для реализации крупных проектов за приемлемое время и при существенно меньшей стоимости;
возможность повышения качества проекта за счет применения параллельных вычислений. За одно и то же время может просчитываться большее число вариантов проектного решения, что позволяет повысить качество конечного решения.
Основными направлениями реализации распределенных вычислений можно считать кластерные системы и grid-системы. Особенностью кластерных систем является возможность их формирования из любого числа процессорных блоков, при этом для конечного пользователя такая система будет представлять собой единый вычислительный ресурс. В подобных системах отсутствует понятие сервера и клиента. Проблемы организации распределенных вычислений в кластере идентичны проблемам параллельных вычислений в многопроцессорных системах. Основным решаемым вопросом при этом будет обеспечение эффективного взаимодействия отдельных процессорных блоков, а структура САПР и процесс проектирования на ней не претерпит значительных изменений.
Особенностью grid-систем является четкое структурное и функциональное разделение сервера и клиентов. В то время как клиенты выполняют роль обработчиков частей решаемой задачи, сервер выполняет в основном административные функции: отслеживает выполнение подзадач клиентами, выполняет верификацию результатов, формирует отчеты, обеспечивает управление потоками данных. Зачастую на сервере даже нет информации о специфике решаемой задачи.
В нашем представлении, распределенная САПР должна иметь клиент-серверную архитектуру, причем клиенты являются пассивными узлами. Сервер совмещает в себе функции администрирования и проектирования; клиент решает только задачи проектирования. Разбиение задачи на подзадачи выполняет сервер, он же выполняет объединение частных результатов в общее решение. Исходя из сказанного видно, что распределенная САПР по принципам построения ближе к grid-системам.
ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ приведены и проанализированы все используемые для достижения цели диссертации модели и результаты промежуточных исследований.
Поскольку абсолютное время решения той или иной задачи не является объективной оценкой ее временной сложности, анализировалось не абсолютное время решения задачи, а число шагов, за которое алгоритм решает индивидуальную задачу. При этом для оценки эффективности распределенной САПР предложено использовать временную сложность процесса проектирования (ВСПП), которая для сетевой САПР будет содержать пять составляющих:
 ,
где
N – количество элементов, например микросхем, в исходной схеме, n – количество компьютеров в сети, I – количество алгоритмов, используемых в проектировании;
 – временная сложность декомпозиции задачи проектирования, т.е. распределения задания по компьютерам сети;
 – временная сложность прямой пересылки информации после декомпозиции задачи с сервера на все компьютеры сети;
 – временная сложность всех I алгоритмов, используемых каждым компьютером сети при решении задачи проектирования (например, алгоритмы размещения и трассировки);
 – временная сложность обратной передачи информации со всех компьютеров на сервер;
 – временная сложность объединения сервером всех решений с каждого компьютера в единое целое.
Выражение временной сложности процесса проектирования, зависящее только от числа элементов N исходной схемы и числа компьютеров n, используемых в сети для проектирования, имеет вид:
Поскольку временной выигрыш в работе распределенной САПР обеспечивается за счет распараллеливания процессов размещения элементов схемы и трассировки соединений в различных блоках, на которые схема разбивается в начале процесса проектирования, для существенного выигрыша по сравнению с сосредоточенной САПР необходимо проводить трассировку максимально возможного количества связей на клиентских компьютерах. На этапе декомпозиции схемы удовлетворительной ее моделью является неориентированный граф. Поэтому по числу внешних ребер графа, полученных в результате его разбиения на подграфы, можно ориентировочно судить о времени межблочной трассировки.
Предположим, что мы разбиваем полносвязный граф с общим числом вершин  на  равновеликих (т.е. с одинаковым числом вершин) подграфов с числом вершин  в каждом подграфе. Сумма всех ребер графа  представляет арифметическую прогрессию
 (1)
Число внешних ребер  является разностью между и суммой всех внутренних ребер всех подграфов
 (2)
Здесь  – число внутренних ребер в каждом i-м подграфе, состоящем из  вершин, и определяется эта величина аналогично выражению (1). Поэтому  . Учитывая, что все подграфы являются равновеликими, т.е. каждый из подграфов содержит одно и то же число вершин  , выражение (2) примет следующий окончательный вид
Получаемые по данной формуле величины нельзя считать адекватными результатам разбиения реальных схем, т.к. реальные элементы имеют от единиц до десятков связей с другими.
Другой подход связан с эмпирической формулой Рента, используемой для сравнительной оценки времени решения задач конструкторского проектирования на сосредоточенной и распределенной САПР
 ,
где  – число внешних связей узла (входных – выходных контактов);
 – число логических элементов в узле;
 – число внешних связей (цепей) логического элемента;
 – показатель Рента, принимающий значения в диапазоне  . Типичные значения Р равны 0,5 – 0,75.
Использование формулы Рента представляется нецелесообразным, поскольку входящий в нее параметр P сильно зависит от конструктивно-технологических особенностей используемой элементной базы. Поэтому его определение требует серьезного обоснования и, как следствие, проведения обширных экспериментальных исследований.
Предлагается более адекватный подход, состоящий в том, чтобы оценивать число внешних связей на основе разбиения однородных графов. Возьмем такую схему, чтобы ее можно было представить в виде однородного графа с количеством вершин N, и локальной степенью вершин L, и обозначим число ребер в таком графе через R. Тогда число ребер в графе будет  . При разбиении графа на n подграфов с одинаковым количеством вершин число ребер в подграфах Rpg не может быть больше, чем:
В случае, когда L< , число ребер в подграфе уменьшается до величины:
Число 2 в числителе обусловлено тем соображением, что исходный граф не содержит изолированных подграфов, и, значит, каждый подграф будет иметь минимум 2 внешних ребра. Отсюда, максимально возможное количество внутренних связей для L≥ будет:
а для L<выражение примет вид:
Соответственно, минимальное количество внешних связей в случае, когда L≥ будет:
В случае, когда L<это выражение примет вид:
Объединяя два предыдущих выражения, получим окончательный вид:
Таким образом, решая задачу декомпозиции, нам необходимо максимально приблизить формируемые подграфы к полносвязным. Учитывая, что в современных процессорах количество элементов уже превышает 109, а количество их связей с другими не превышает десятков, более актуальным будет выражение для максимального количества внутренних связей в подграфе для L<
Это означает, что теоретически существует возможность такого разбиения, при котором каждый подграф имеет только две внешние связи. Принимая во внимание, что скорость передачи данных по сети превышает 10 гигабит в секунду, а объем информации о схемах не превышает нескольких мегабайт, то составляющими, отвечающими за учет времени передачи данных, можно пренебречь. Тогда для расчета минимально возможной ВСПП для распределенной САПР получаем следующую формулу:
 .
На основе данной формулы можно рассчитать максимальный временной выигрыш по времени проектирования на распределенной системе относительно сосредоточенной САПР. В частности, для значений N = 100000, L = 20, k = 2..4, n = 2..1000 получены значения выигрыша, представленные на рис. 2. По оси абсцисс отложено количество блоков разбиения, по оси ординат – выигрыш в разах по времени проектирования на распределенной САПР.
Рис. 2
Из рис. 2 видны зоны безразличия, где увеличение блоков разбиения уже не дает прироста выигрыша. Большие значения выигрыша объясняются тем, что они показывают теоретический верхний предел эффективности распределенных САПР.
Для оценки нижнего предела эффективности был произведен набор статистических данных, для которого применялось случайное разбиение неизоморфных однородных графов, т.к. крайне маловероятно получение качественного разбиения в серии опытов без какой-либо стратегии поиска. При этом на основе результатов каждой серии опытов с фиксированным числом блоков разбиения формировались кривые распределения. По завершении нескольких серий с различными значениями числа блоков разбиения на основе совокупности кривых была построена поверхность, отражающая динамику изменения числа внешних связей в зависимости от числа блоков разбиения для графов с конкретным числом вершин и локальной степенью. Для оценки влияния параметров графа на соотношение внутренних и внешних связей при случайном разбиении поверхности пересчитывались таким образом, что по оси абсцисс откладывался процент внешних связей. После этого приведенные к одному базису поверхности накладывались друг на друга. Результатом оказалось практически полное совпадение поверхностей друг с другом. Т.е. соотношение внешних и внутренних связей при случайном разбиении изменяется совершенно одинаково вне зависимости от параметров графа. Исследовались графы на 200, 500, 1000 и 20000 вершин с локальными степенями от 4 до 20. Результирующая поверхность для графа на 1000 вершин с локальной степенью 6 представлена на рис. 3.
Рис. 3
Результаты дают возможность указать в процентах от общего количества связей границу, "хуже" которой решение задачи разбиения уже не будет ни при каких обстоятельствах. При этом ширина кривых распределения конкретных значений относительно не велика.
На основании проведенных исследований сделан вывод о первостепенной важности качественного решения задачи компоновки для целесообразности применения распределенной САПР, поскольку именно результаты компоновки определяют объем данных, обработку которых можно распараллелить. Также делается вывод о необходимости построения реальной распределенной системы проектирования для проверки полученных теоретических результатов.
В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ описан процесс разработки распределенной подсистемы конструкторского проектирования. Для формирования распределенной подсистемы наиболее удобной представляется клиент-серверная архитектура, поскольку не является сложной в реализации и не требует специальных настроек операционных систем используемых машин. Особенностью является такое построение системы, при котором сервер является активной управляющей компонентой, а клиенты – пассивными поставщиками вычислительных ресурсов. Общая схема распределенной подсистемы конструкторского проектирования представлена на рис. 4. Серверная часть разрабатываемой подсистемы является главной во всех смыслах. В ее задачи входит управление процессом проектирования, синхронизация потоков данных, удаленное управление клиентами, генерация моделей схем по заданным параметрам, ввод-вывод информации из файлов, прием/передача данных по сети, проведение серий экспериментов по заданным параметрам, последовательный запуск различных процедур проектирования, осуществление взаимодействия с пользователем, отображение информации о результатах экспериментов. В связи с этим серверную часть можно условно разделить на блок интерфейса, блок проектирования и блок управления.
Рис. 4
Блок управления содержит ТСР-сервер, реализованный стандартными средствами Borland C++ Builder 6.0, процедуры управления, процедуры сохранения информации о схеме в файл и извлечения ее из файла. Основная работа блока связана с организацией совместной работы сервера и клиентов.
Блок проектирования содержит:
базу встроенных реализаций алгоритмов конструкторского проектирования;
интерфейс для подключения сторонних реализаций различных процедур проектирования;
реализацию процесса проектирования с возможностью циклического повтора и автоматической работы по набору статистических данных;
генераторы графовых моделей схем, дискретного рабочего поля, схем с заданными топологическими свойствами;
структуры данных, представляющие схему;
Под сторонними реализациями проектных процедур понимаются генераторы схем, средства ручного ввода схем, средства конвертации схем из других форматов, реализации алгоритмов конструкторского проектирования, отличающихся от встроенных принципами решения задач. В самой системе реализованы алгоритмы компоновки (конструктивный и парных перестановок), размещения (парных перестановок), и трассировки (двухслойная ортогональная на основе алгоритма Ли). Также разработан и реализован двухэтапный итерационно-последовательный алгоритм размещения пограничных элементов в блоках с использованием принципов факторизации и силовой релаксации. Разработаны структуры обменных файлов.
В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты серий экспериментов, поставленных на ЛВС с использованием разработанной подсистемы конструкторского проектирования. Приведен анализ полученных зависимостей. Были проведены серии экспериментов для исследования поведения относительного времени проектирования при изменении загруженности схемы цепями, размерности схемы и числа блоков разбиения. В сериях опытов фиксировалось количество элементов в схеме, и последовательно увеличивалась загруженность схемы цепями. Она определялась процентом заполненности контактов элементов, и изменялась шагом в 10%. Построенные поверхности соответствуют сериям экспериментов на схемах со 100 элементами (рис. 8) и с 400 элементами (рис. 9).
|
|
Рис. 8
|
Рис. 9
|
При малой размерности схемы наблюдается картина, на первый взгляд отличающаяся от теоретической. Но в, то же время, очевидно, что при повышении загрузки схемы выигрыш от распараллеливания становится все меньше. При загрузке на 90% при разбиении на 6 блоков наблюдается разворот изменения выигрыша также в меньшую сторону. Отсюда можно сделать вывод, что оптимальное число блоков разбиения для данных схем существует, но оно больше 6, и в данной серии мы его не захватили. При увеличении размерности схемы динамика выигрыша более соответствует теоретической. Были проведены еще несколько серий экспериментов, в которых изменялось число блоков разбиения и число элементов схемы при фиксированной загруженности контактов. По результатам построена поверхность, изображенная на рис. 10.
Рис. 10
Анализируя полученные поверхности, можно отметить, что:
Выигрыш на схемах с малым количеством элементов достигает 3-х кратного уменьшения времени проектирования;
На схемах с малым количеством элементов оптимальное число компьютеров-клиентов смещается в сторону больших значений, по сравнению с более сложными схемами;
Выигрыш по времени обратно пропорционален загруженности схемы цепями, однако с ростом размерности схемы влияние загруженности на выигрыш ослабевает;
При увеличении размерности схемы оптимальное число компьютеров-клиентов смещается в сторону меньших значений, и составляет 3 клиента;
Выигрыш при увеличении размерности схемы уменьшается достаточно резко, затем стабилизируется в районе 1,3.
Тестирование и экспериментальные исследования проводились с помощью специализированного программного обеспечения (ПО), разработанного на объектно-ориентированном языке C++ в среде Borland Builder 6.0. Для тестирования использовалась операционная система Microsoft Windows 7 Профессиональная. Для экспериментов использовались следующие аппаратные средства: ЛВС из 15 ЭВМ типа IBM PC (Intel(R) Core(TM) 2Duo E7500 @ 2.93 GHz, 4 Gb ОЗУ).
В ЗАКЛЮЧЕНИИ изложены основные выводы и результаты диссертационной работы.
В приложении №1 приведены копии актов о внедрении и актов об использовании в учебном процессе результатов представленной работы. В приложении №2 приведены копии свидетельств о регистрации программы для ЭВМ.
|
