Microsoft Word впвс book 2011 sev pa doc

2 Архитектурное проектирование встраиваемых 
вычислительных систем 
2.1 Система архитектурных абстракций 
2.1.1 Архитектурное проектирование и группы архитектурных абстраций 
2.1.1.1 Проблемы архитектурного проектирования ВсС 
В настоящее время большинство ВсС являются гетерогенными 
многопроцессорными ВС, где помимо традиционных микропроцессорных 
элементов присутствуют интегральные программируемые контроллеры 
промышленных интерфейсов, ПЛИС, блоки памяти с различной организацией, 
другие интегральные компоненты. 
Процесс проектирования подобных систем представляет собой сложную 
комплексную научно-техническую задачу, в рамках решения которой коллектив 
разработчиков определяет архитектуру, соотношение и функциональное 
наполнение аппаратной и программной составляющих системы. Проблема 
заключается в существовании огромного количества потенциально пригодных 
вариантов реализации, порождаемых по одному техническому заданию. Эти 
варианты могут отличаться друг от друга коренным образом, а предварительная 
оценка вариантов реализации затруднена. Выбору подлежат средства и 
технологии, направленные на выполнение требований реального масштаба 
времени, надежности и безопасности функционирования, эффективной отладки 
и тестирования на этапах проектирования, производства и эксплуатации. На 
практике, число анализируемых разработчиком вариантов, включая прототипы, 
ограничивается единицами. Это определяется сжатыми сроками и бюджетами 
разработок на фоне высокой сложности проектируемой системы, отсутствием 
эффективных технологий и инструментальных средств, в том числе САПР. 
Объективная 
сложность 
структурно-функциональной 
организации 
проектируемой системы во многом определяется количеством и степенью 
неоднородности компонентов и подсистем, параметрами интерфейсов и 
протоколов, требованиями по надежности и безопасности функционирования. 
Неоднородность вычислительных механизмов и компонентов современных 
микропроцессорных систем существенно усложняет процесс проектирования и 
не способствует гарантированному получению качественного результата. 
Действительно, архитектуру ВсС можно представить как совокупность 
решений, удовлетворяющих критичным характеристикам проекта. Тогда 
переход к реализации будет происходить через уточнение организации системы 
с сохранением критичных ограничений и привнесением элементов реализации, 
для которых ограничения считаются некритичными. Можно считать, что для 
одной архитектуры с зафиксированными критичными ограничениями 
существует множество реализаций, которые различаются в части 
некритичных ограничений. Это означает, что реализация однозначно вытекает 

---

55 
из архитектуры, а из реализации исходную архитектуру не восстановить в 
силу привнесенных некритичных ограничений. 
В данной главе описываются HLD методы и средства, призванные 
повысить эффективность проектирования, в первую очередь, сложных ВсС. 
Архитектурное рассмотрение разрабатываемой системы предлагается в 
качестве основного в процессе проектирования. Проводится исследование 
проблем формализации архитектурного представления ВсС, формулируются 
основополагающие понятия архитектурной модели. Даются формальные 
определения основных положений аспектной технологии сквозного 
проектирования ВсС на основе понятия архитектурных агрегатов. 
Важно подчеркнуть, что взгляд на вычислительную технику и инфо-
коммуникационные технологии (ВТ&ИКТ) с «абстрактных» высот необходим 
даже в условиях слабой формализации методологии. В инженерный язык и 
практику проектирования необходимо срочно вносить единые абстракции 
вычислительной и инфо-коммуникационной отрасли, которые: 
• собственно определяют (ограничивают снизу и сверху) область 
деятельности – зону ответственности ВТ&ИКТ – специалиста; 
• делают «прозрачным» представление того, что называют «технологиями» во 
всех областях ВТ&ИКТ; 
• взвешенно распределяют влияние реализации на принцип решения задачи в 
ВТ&ИКТ – областях; 
• позволяют аккумулировать и свободно (осознанно и без «шор») развивать 
концептуальные технические решения, менять [расширять] уровень reuse-
технологий; 
• выявляют (проявляют) «болевые точки» в организации и проектировании 
ВТ&ИКТ – систем, следовательно, обеспечивают грамотную постановку 
задач. 
2.1.1.2 Группы архитектурных абстракций 
В рамках задачи высокоуровневого проектирования ВсС в работе 
рассматривается единое проектное пространство, которое характеризуется 
следующим рядом положений: 
• множеством базовых абстракций процесса проектирования ВсС; 
• рассмотрением архитектуры ВсС как всестороннего (разнопланового) 
непротиворечивого представления критичных для результата аспектов; 
• расширением задачи проектирования ВсС до задачи непосредственной 
организации целевого вычислительного процесса; 
• созданием условий для повторного использования абстрактных объектов 
процесса проектирования ВсС. 

---

56 
Множество базовых архитектурных абстракций сведены в следующие 
четыре группы: 
• базовые элементы ВС (вычислительный механизм, вычислительная 
платформа, архитектурный агрегат); 
• абстракции представления ВС на системном уровне (архитектура, 
архитектурная платформа, архитектурная модель, аспект); 
• абстракции процесса проектирования (проектирование ВсС, инфраструктура 
проекта, проектное пространство, аспектное пространство); 
• понятия для анализа и оценки существующих архитектурных решений 
(вычислительный процесс, виртуальная машина, модель вычислений).