Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2017 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

11. Реализация каналов спецификации ARINC 653 в операционной системе реального времени Багет 3 [№3 за 2017 год]
Авторы: Годунов А.Н., Солдатов В.А., Хоменков И.И.
Просмотров: 9248
В статье рассматриваются каналы спецификации ARINC 653, предназначенные для взаимодействия между процессами. Предлагаются основные принципы построения и методы взаимодействия драйверов каналов с отечественной операционной системой реального времени Багет 3, в которой интерфейс с пользователем базируется на спецификации ARINC 653 и стандарте POSIX. Доступ к каналам осуществляется через порты. У каждого канала имеются только один порт, передающий сообщения, а также один или несколько портов, принимающих сообщения. Данные в каналах могут передаваться только в одном направлении. Прикладная программа может использовать каналы в процессах, соответствующих как спецификации ARINC, так и стандарту POSIX. Формулируются требования, предъявляемые к драйверам каналов, и описываются средства управления уведомлениями, которые используются при создании конкретного драйвера. Рассматриваются этапы инициализации, приема и передачи сообщений, а также алгоритмы их реализации. Предложенные способы построения взаимодействия драйверов каналов с операционной системой реального времени позволяют избежать записи данных в память чужого процесса, что существенно повышает надежность функционирования системы. Этот же интерфейс используется и в распределенных вычислительных системах, когда отдельные узлы системы соединяются между собой посредством шин с общим доступом (VME, RapidIO, Fibre Channel) или с помощью сети Ethernet. Таблица связей по каналам определяется при конфигурировании системы. Драйвер каналов, разработанный для коммуникационной среды RapidIO, отличающейся высоким быстродействием, используется в отечественной многопроцессорной системе цифровой обработки сигналов.

12. Автоматизация процесса формирования учетной документации с использованием базы данных радиоэлектронных компонентов [№3 за 2017 год]
Авторы: Гурьянов А.В., Коновалов П.В., Шукалов А.В., Жаринов И.О., Леоновец С.А.
Просмотров: 8630
Рассматривается инструментальное ПО, предназначенное для поддержки решения задач автоматизации формирования конструкторской документации, содержащей сведения о цветных и драгоценных металлах, примененных в радиоэлементах, входящих в состав изделия. Для хранения информации об электрорадиоизделиях и о количестве содержащихся в них ценных металлов используется специально спроектированная БД. Эта база является SQL-совместимой и состоит из четырех взаимосвязанных таблиц. Пользователь может разместить ее как на локальном компьютере, так и в сети. Она содержит необходимую для выполнения расчетных работ информацию и допускает возможность внесения сведений о новых компонентах. Такую функцию программно реализует процедура, обеспечивающая ручное и автоматическое добавление ин-формации в БД. В ручном режиме элементы заносятся поочередно и производится проверка корректности вводимых данных. В автоматическом режиме информация считывается из файла специального формата XML и элементы добавляются группами с пометкой о наличии данных о содержании в них ценных металлов. Производится проверка добавленных элементов. В отдельном окне программы составляется результирующий проект изделия, содержащий в форме дерева в иерархическом порядке все модули (сборочные единицы), входящие в состав изделия. Для готового проекта выполняется расчет содержания цветных и драгоценных металлов по каждому металлу отдельно и формируются конструкторские документы «расчетные работы». Шаблоны для этих документов должны быть выполнены в соответствии с ГОСТами.

13. Автоматизация процессов подготовки программной документации на изделия радиоэлектронной промышленности [№3 за 2017 год]
Авторы: Гурьянов А.В., Шукалов А.В., Жаринов И.О., Костишин М.О., Леоновец С.А.
Просмотров: 8832
Рассматривается научная задача автоматизации подготовки текстовой программной документации с помощью специализированного программного средства. Автоматизация процесса подготовки документации основана на обработке данных, содержащихся в нормативно-технической документации или в техническом задании. Обработка данных предполагает наличие структурированных электронных документов, подготовленных в распространенных форматах в соответствии с шаблонами на основе отраслевых стандартов, и генерацию автоматизированным способом текстового программного документа. Шаблоны могут меняться на любом этапе жизненного цикла проекта. Временные затраты на смену шаблона должны быть минимальными. Для их предварительного показа пользователю используется формат XPS. Приведены в форме графа перечень разрабатываемых программных документов и пример обработки данных для генерации текстового документа, созданного на основании ГОСТ 19.101-77. Описаны новое разработанное ПО и инструментальные средства, доступные разработчику в проектной деятельности на приборостроительном предприятии. Показан пример изменения состояния атрибутов документов, а также приведен алгоритм создания проекта програм- много документа в разработанном ПО. Разработка системы автоматизации оформления технической документации является экономически выгодной. Предлагаемая программа САПР позволяет автоматизировать на приборостроительном предприятии работу разработчиков программно-управляемых изделий, связанную с подготовкой программной документации. Программное средство разработано и функционирует на базе инструментальной ЭВМ с характеристиками: процессор Intel(R) Core(TM) i5-6300HQ, 4 ядра, тактовая частота 2,3 ГГц, оперативная память 8 Gb под управлением операционной системы Windows 7.

14. Пространственно-временная модель транспортной сети системы материально-технического обеспечения эксплуатации группировки радиоэлектронных средств [№3 за 2017 год]
Авторы: Игнатьев С.В., Тихонов В.Б., Красников А.В., Осипов А.А.
Просмотров: 7691
Поддержание надежности сложных радиоэлектронных средств на заданном уровне в первую очередь зависит от эффективности функционирования существующей системы технической эксплуатации, одной из составных частей которой является система материально-технического обеспечения. Основной задачей данной системы является своевременное пополнение запасов материально-технических ресурсов, необходимых для правильной эксплуатации радиоэлектронных средств. При этом в связи со значительным пространственным разнесением комплексов специального назначения, основу которых составляют радиоэлектронные средства, от баз хранения и ремонта становится актуальной задача быстрого и правильного принятия решения при управлении доставкой необходимых ресурсов. Для этого требуется знать возможные (предпочтительные) маршруты доставки материально-технических ресурсов с учетом различных аварийных ситуаций, дорожных заторов, масштабных дорожных работ, природных катаклизмов и других факторов, а также оптимальные из них по критерию требуемого значения времени и (или) стоимости доставки материально-технических ресурсов. В работе предложена пространственно-временная модель транспортной сети системы материально-технического обеспечения эксплуатации группировки радиоэлектронных средств, на основе которой может быть решена задача определения предпочтительных маршрутов доставки материально-технических ресурсов до потребителя и выбора из них оптимального маршрута по заданным критериям.

15. Концепция получения интерсубъективных ответов на нечеткие запросы к базе данных САПР технологических процессов ковки [№3 за 2017 год]
Авторы: Канюков С.И., Коновалов А.В., Муйземнек О.Ю.
Просмотров: 7959
Результаты эксплуатации САПР технологических процессов ковки различных поковок на молотах и прессах представляют собой набор значений технологических параметров, получаемых в процессе решения технологических задач и записываемых в реляционную БД. Современные СУБД позволяют работать, как правило, только с четкими БД и четкими запросами. Под четкой БД понимается совокупность записей – признаков интересующих пользователя объектов, значения которых представляют собой строки или числа, однозначно понимаемые пользователями. Четкий запрос предполагает перечисление значений таких признаков либо границ этих значений. Такой подход приводит к тому, что объекты, признаки которых почти удовлетворяют требованиям запроса, не будут выбраны и информация о них будет утеряна. С подобными потерями информации помогает справиться теория нечетких запросов к реляционным БД, механизмы которой, базирующиеся на теории нечетких множеств Л. Заде, впервые были предложены в 1984 году и впоследствии получили развитие в работах Д. Дюбуа и Г. Прада. Разработана концепция применения механизма получения интерсубъективных ответов на нечеткие запросы к реляционной БД САПР технологических процессов ковки. На примере решения задачи выбора из БД САПР технологических процессов ковки с хорошей проработкой металла в конечной поковке и высокой степенью использования металла слитка определены лингвистические переменные, термы и их числовые характеристики, построены функции принадлежности числовых характеристик соответствующим термам и сформулированы правила выборки с учетом значимости поставленных целей. Предложенная концепция может быть использована для разработки механизма получения ответов на нечеткие запросы и в других предметных областях.

16. Верификация моделей систем на базе эквациональной характеристики формул LTL [№3 за 2017 год]
Авторы: Кораблин Ю.П., Кочергин А.С., Шипов А.А.
Просмотров: 7444
Метод верификации на моделях Model Checking уже давно получил широкое признание в области, связанной с оценкой качества работы программных и технических систем. Такие ключевые компании в области IT-индустрии, как Intel, Microsoft, Amazon и другие, активно применяют его на этапах разработки и сопровождения своих продуктов. Успех Model Checking, безусловно, не является случайным, поскольку именно его появление и развитие позволили решить множество проблем в области верификации, а именно: проблемы унифицированного представления программных и технических систем, формального задания требований, автоматизации этапов верификации, верификации больших распределенных программных систем и другие. Однако постоянное развитие современных технологий и темпы роста сложности современных программных систем ставят перед Model Checking все новые проблемы, которые могут стать непреодолимым препятствием на пути эффективной верификации. Поэтому необходимо постоянное совершенствование теории и инструментов данного метода. В статье авторами подробно рассматривается реализация алгоритма верификации метода Model Checking для формул логики линейного времени LTL на базе новой нотации RLTL (Recursive Linear Temporal Logic), которая является рекурсивным представлением формул логики линейного времени. Поскольку на базе RLTL могут быть заданы как модель верифицируемой системы, так и требования к ней, можно избежать необходимости их предварительного преобразования к автоматам Бюхи и сразу приступать к процессу верификации, что упростит алгоритм метода и повысит его эффективность.

17. Информационно-аналитическая система оценивания трудозатрат и стоимости создания программных средств [№3 за 2017 год]
Авторы: Котов С.Л., Демирский А.А.
Просмотров: 4354
В статье рассматривается метод оценки размера создаваемого программного средства на ранних этапах жизненного цикла его разработки. Для программных средств одного класса наибольшее влияние на трудоемкость разработки оказывает их размер. Обоснованная оценка размера создаваемого программного средства необходима для адекватной оценки трудозатрат и стоимости разработки. В статье дается краткий обзор существующих методов оценки размера создаваемого программного средства. Среди них наиболее распространенными являются метод конструктивной модели стоимости (COCOMO, COCOMO II) и метод функционально-балльной оценки (FPA). Указаны недостатки данных методов. Для формирования оценки размера создаваемого программного средства предлагается использовать метод, являющийся развитием FPA и COCOMO II. Он основан на подсчете программных объектов: экранных форм, отчетов, файлов данных (таблиц СУБД), функций импорта/экспорта данных. Для оценки размера создаваемых программных объектов используется база нечетких продукционных правил, параметры которой определяются с помощью искусственной нейронной сети (нейронная продукционная сеть Такаги–Сугено–Канга). Приводится математическое описание используемых моделей оценки. Метод был адаптирован для оценки размера создаваемого специального ПО автоматизированных систем. Выделены преимущества применения предложенного метода оценки размера создаваемого программного средства. С использованием данного подхода была разработана информационно-аналитическая система оценивания трудозатрат и стоимости создания программных средств. В статье рассмотрена функциональная структура информационно-аналитической системы, дается перечень режимов ее функционирования. В заключение приведены результаты применения предложенного метода для оценки размера создаваемого специального ПО автоматизированных систем.

18. Многофункциональный программный комплекс теплового проектирования электронных систем: требования к архитектуре и функциональным возможностям моделирования [№3 за 2017 год]
Авторы: Мадера А.Г., Решетников В.Н.
Просмотров: 8349
Рассмотрены концепции математического и компьютерного моделирования, положенные в основу разработки и создания многофункционального программного комплекса для теплового проектирования сложных электронных систем. Показаны принципиальные недостатки зарубежных программных комплексов теплового проектирования, которые не позволяют использовать их в практике проектирования и создания конкурентоспособных электронных систем. В статье обоснованы требования к многофункциональному программному комплексу для адекватного проектирования тепловых процессов и температурных распределений в электронных системах в условиях функционирования и эксплуатации, приближенных к реальным, а именно: программный комплекс должен обеспечивать возможность моделировать тепловые процессы в электронных системах, являющиеся нелинейными, нестационарными, трехмерными, интервально-стохастическими, а также учитывать влияние тепловой обратной связи, особенности конструкции и монтажа элементов в электронной системе, воздействие дестабилизирующих механических, климатических и радиационных факторов. Архитектура многофункционального программного комплекса должна включать высокоэффективное математическое вычислительное ядро, развитую сервисную пользовательскую оболочку, отвечающую современным требованиям к сложным программным комплексам и системам. Сервисная оболочка, в свою очередь, должна обеспечивать визуальную, наглядную и удобную для восприятия форму задания исходных данных в виде цветных изображений температурных распределений и других тепловых характеристик на различных иерархических уровнях. Программный комплекс реализуется в среде Microsoft Visual Studio, обеспечивающей объектно-ориентированный подход, на языке высокого уровня С#, под управлением семейства операционных систем Microsoft Windows. Модульность архитектуры позволяет эффективно расширять возможности и модернизацию программного комплекса.

19. Моделирование распределения потенциала в двухзатворном полевом нанотранзисторе со структурой кремний на изоляторе с асимметричным затвором [№3 за 2017 год]
Автор: Масальский Н.В.
Просмотров: 7188
Рассматриваются аналитическая 2D-модель распределения потенциала и вытекающая из нее модель порогового напряжения для тонкопленочного двухзатворного полевого нанотранзистора со структурой кремний на изоляторе с фронтальным затвором из двух последовательно соединенных материалов с разной работой выхода. Исследованы поведение потенциала в транзисторных структурах в области длин затворов менее 50 нм, его зависимости от смещений на стоке для различных конфигураций фронтального затвора. Полученные результаты однозначно показывают, что применение двух материалов с разной работой выхода во фронтальном затворе приводит к эффективному подавлению короткоканальных эффектов из-за ступенчатой функции в профиле потенциала на границе раздела двух материалов. Сдвиг положения поверхностной позиции минимума поверхностного потенциала незначителен с увеличением смещений стока. Пиковое электрическое поле у стока значительно снижается по сравнению с аналогичной транзисторной структурой, но с однородным фронтальным затвором. Одновременно прогнозируются достижение более высокой активной межэлектродной проводимости и уменьшение подпороговой утечки по сравнению с классическими двухзатворными полевыми нанотранзисторами со структурой кремний на изоляторе в области длин затворов менее 50 нм. Отличительными свойствами исследуемых структур являются существенное снижение пика электрического поля на границе рабочая область–сток, уменьшение паразитных эффектов порогового напряжения. Результаты моделирования хорошо согласуются с данными вычислительного эксперимента, полученными при помощи коммерчески доступного программного пакета ATLAS, предназначенного для моделирования сложных транзисторных структур. Таким образом, применение двух материалов с разной работой выхода во фронтальном затворе двухзатворных полевых нанотранзисторов со структурой кремний на изоляторе улучшает их ключевые электрофизические характеристики по сравнению с двухзатворными полевыми транзисторами с однородным фронтальным затвором и с объемными аналогами.

20. Построение и исследование линейных регрессионных моделей электрической емкости микрослоев магнитных наножидкостей [№3 за 2017 год]
Авторы: Морозова Т.Ф., Демин М.С., Морозов А.С.
Просмотров: 6533
В работе представлены результаты синтеза и анализа линейных регрессионных моделей, описывающих экспериментальные исследования электрической емкости ячейки с микрослоем магнитной наножидкости, проведенные при изменении входных параметров (факторов): поляризующего напряжения (0, …, 20 В), объемной концентрации дисперсной фазы (2,3, …, 14,4 %), межэлектродного расстояния (100, …, 200 мкм), температуры слоя (293, …, 368 K). Приведены двухмерные и трехмерные графические зависимости электрической емкости микрослоя магнитной наножидкости в зависимости от входных параметров. Анализ зависимостей показал наличие максимума электрической емкости при температуре ~340 K в исследуемом концентрационном диапазоне. При изменении концентрации дисперсной фазы от 2,3 % до 14,4 % и приложении поляризующего напряжения также имеются характерные максимумы электрической емкости, которые при повышении температуры становятся более выраженными. С увеличением концентрации дисперсной фазы возрастает величина поляризующего напряжения, при котором обнаруживается максимум электрической емкости. Для получения математической модели, связывающей электрическую емкость ячейки с магнитной наножидкостью и ее параметрами (факторами), использовалось ПО для статистического анализа IBM SPSS Statistics. Получены регрессионные модели, учитывающие главные факторы и эффекты от их взаимодействия. Произведен анализ полученных моделей, оценены их погрешности (ошибки аппроксимации). При оценке погрешности рассматривались минимальная, максимальная и средняя погрешности, на основе этих данных делались выводы о целесообразности применения модели. Наилучшую аппроксимацию экспериментальных данных дала модель, учитывающая эффекты от взаимодействия факторов.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►