Введение к работе
т.',!"' I
Актуальность. Внедрение микропроцессоров и никроЭВМ во всех отраслях современного развитого хозяйства вовлекает в работу с ними пользователей, часто не имеющих высокой квалификации в области цифровой вычислительной техники.Тем не менее особенности микропроцессорной техники, непрерывно возрастающая сложность как аппаратных компонентов, так и систем на их основе, ставят новые проблемы как перед разработчиками, так и пользователями микропроцессорных систем (МПС). Настоятельной необходимостью становится уменьшение сложности и трудоемкости работ на всех этапах создания и эксплуатации МПС. Решение возникающих проблем возможно только на основе обеспечения разработчиков и пользователей средствами эффективной отладки МПС.
Отладка МПС состоит из обнаружения и исправления ошибок как в аппаратных средствах, так и в программном обеспечении. По статистическим данным значительный процент ошибок (в среднем 28х по результатам опроса) приходится на ошибки совместной работы технических средств и программного обеспечения. Ошибки аппаратных средств, которые могут быть выявлены при автономной отладке аппаратуры, составляют в среднем 34х. Ошибки в программном обеспечении, которые могут быть обнаружены при автономной отладке программного обеспечения без детального учета работы схем сопряжения и функционирования специализированных блоков, составляют 38% от общего числа.
Неотъемлемой частью процесса отладки МПС является проверка ее функциониования в рабочем диапазоне частот в условиях, максимально приближенных к условиям эксплуатации, - комплексная отладка. Высокое быстродействие МПС предъявляет особые требования к выполнению временных соотношений интерфейсных сигналов. Даже незначительные отклонения этих параметров могут привести к отказам системы, которые не обнаруживаются на более низких частотах.
В настоящее время отсутствуют научно обоснованные и высокоэффективные средства комплексной отладки МПС в условиях, максимально приближенных к реальным и доступных при этом широ-
кому кругу разработчиков. Это ограничивает широкое внедрение микропроцессорных средств в радиоэлектроввую аппаратуру различного назначения.
Наиболее эффективным методом комплексной отладки МПС является метод моделирования на ЭВМ, что обусловлено его универсальностью отвосительно структуры и архитектуры отлаживаемых систем, удобством организации отладочных режимов, легкостью внесения изменений в модель. Введение в состав системы премирования микропроцессорной аппаратуры аппаратно-программного отладочного комплекса (АПОК) позволяет существенно сократить стоимость и сроки разработки, а также повысить качество проектирования.
Работы таких авторов, как Бейли К., Уильяме Г.Б., Иван-виков А. Д., Преснухин Л.Н., Мясников В. А. , Игнатьев М. Б., Дом-рачев В. Г., Домнин СБ., Горовой В. Р. и др., показывают, что вопросы автономной отладки как аппаратной, так и программной составляющих МПС достаточно хорошо разработаны. Однако вопросы, связанные с теоретическим обоснованием методики комплексной отладки МПС, особенно в реальном масштабе времени (РМВ), в них либо совсем ве рассматриваются, либо рассматриваются в самом общем виде. Поэтому разработка методов комплексной отладки микропроцессорных систем в реальном масштабе времени является актуальной и приобретает все большее значение.
Целью диссертационной работы является исследование вопросов организации вычислительного процесса в отладочных комплексах и разработка универсальных аппаратно-программных средств комплексной отладки микропроцессорных систем управления (МПСУ) в реальном масштабе времени.
В соответствии с поставленной задачей исследования проводились по следующим направлениям:
анализ вопросов организации вычислительного процесса для сквозной автоматизации отладки МПС;
постановка задачи комплексной отладки МПС РМВ в терминах теории динамических систем;
выбор метода описания архитектуры однокристальных МП и однокристальных микроЭВМ (ОМЭВМ) с целью возможности их последующего моделирования;
- разработка универсальных аппаратно-программных средств
комплексной отладки МПСУ в реальном масштабе времени.
Методы исследования. Решение перечисленных задач базируется на изучении и обобцевии опыта автономной и комплексной отладки микропроцессорной аппаратуры, использовании математического аппарата и основных результатов теории динамических систем, теории конечных автоматов, аппарата Е-сетей, теории графов, теории проектирования компиляторов и теории построения имитационных моделей.
Основные положения, выносимые на защиту: методы организации вычислительного процесса комплексной отладки МПС в реальном масштабе времени; методика составления описания архитектуры однокристальных микропроцессоров и микроЭВН для комплексной отладки МПСУ, разрабатываемых на их основе; структура и алгоритмы работы микропрограммируемого внутрисхемного эмулятора реального времени; методика и принципы построения трансляторов для получения микропрограмм эмуляции микропроцессорных систем в реальном масштабе времени.
Научные результаты. В результате проведенных исследований автором были получены следящие результаты:
разработана методика составления Е-сетевого описания архитектуры однокристальных МП и микроЭВМ для комплексной отладки МПСУ на их основе;
разработаны организация и структура транслятора для автоматизированного построения микропрограммного обеспечения имитационной модели на основе имеющейся Е-сетевой модели архитектуры МПС;
разработана методология построения и алгоритмы работы микропрограммируемого внутрисхемного эмулятора (МПВСЭ) реального времени.
Достоверость полученных теоретических и практических результатов подтверждается согласованностью исходных предположений работы с практикой проектирования АПОК МПС управления, математическими выводами при построении и исследовании математических и имитационных моделей, согласованностью полученных при моделировании результатов техническим характеристикам соответствующих МП и однокристальных микроЭВМ, высокой эффективностью разработанных и внедренных на ряде предприятий ап-
парагных и программных средств, а также практических методик.
Практическая ценность и реализация результатов работы. В ходе работы над диссертацией были проведены исследования поведения микропроцессорных систеи управления в реальной масштабе времени и сформулированы задачи комплексной отладки в тернинах динамических систем. Разработанные в диссертации теоретические основы построения АПОК МПС сделали возможным создание доступных широкому кругу разработчиков универсальных настраиваемых аппаратно-программных отладочных средств. позволяющих эффективно проводить отладку программного обеспечения МПС управления физическими объектами в реальном масштабе времени.
Результаты диссертационной работы внедрены и используются на двух предприятиях и ряде учебных заведений. Внедрение созданных методов и аппаратно-программных средств позволило сократить время и стоимость разработки микропроцессорных систем за счет повышения производительности труда разработчиков программного обеспечения и повышения уровня сервиса в их работе.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 6 Всесоюзных, межотраслевых конференциях и семинарах, в том числе на:
конференции молодых ученых КАИ "Вычислительные и управляющие системы на базе мини-, микро-ЭВМ и микропроцессорных средств" (Москва,1983);
XLI Всесоюзной научной сессии НТОРЭС им. А.С. Попова, посвященной дню Радио (Москва, 1986);
научно-техническом семинаре "Программное обеспечение и применение микропроцессорных систем и устройств" (Москва,1988);
Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы развития аппаратных и программных средств вычислительной техники для машинного моделирования" (Москва,1987);
Всесоюзной научво-методической конференции "Научно-методические основы применения электронной вычислительной техники, автоматизированных систем управления и проектирования и автоматизированных обучающих систеи в учебном процессе" (Рига,1987);
Всесоюзном семинаре "Программные и аппаратные средства машинного моделирования" (Москва, 1988).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 9 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержание которых изложено на 109 страницах, содержит 14 рисунков, список литературы из 92 наименований.
![Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]](/i/i/4409/168295.png "Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс] Склярова Татьяна Петровна")