МетаСапр

Взаимодействующая совокупность методов и средств, предназначенная для решения задач разработки систем автоматизированного проектирования в конкретных предметных областях (далее именуемых прикладными САПР), называется метаСАПР. Основная специфика метаСАПР заключается в решении задач системного уровня – задач выбора состава и взаимосвязей средств в различных видах обеспечения. Разработка САПР включает также проектирование компонентов САПР – отдельных программно-технических и программно-методических комплексов, баз данных, экспертных систем, специализированных ЭВМ и процессоров. Поэтому основу метаСАПР должны составлять подсистемы, объединяющие методы и средства решения системных задач – выбора, адаптации и (или) формирования технических заданий на разработку программных комплексов, ЭВМ и вычислительных сетей, выбора или проектирования операционных сред, включая инфологическое проектирование центральных баз данных. Для проектирования компонентов САПР в состав метаСАПР могут входить в качестве подсистем такие САПР, как, например, система проектирования ПО (CASE система) или система проектирования специализированных СБИС. Практически роль метаСАПР могут выполнять прикладные САПР, если в них имеются отмеченные выше средства.

С труктурная схема метаСАПР представлена на рис. 5.1. Подсистема прогноза развития соответствующей области техники является экспертной системой, помогающей установить типы проектируемых объектов и примерные диапазоны их параметров, что, в свою очередь, необходимо для формирования маршрутов проектирования. В ряде случаев подобная подсистема помогает решать задачи сравнительной оценки перспективности, технологичности и реализуемости новых идей и предложений при отсутствии действующих аналогов и, следовательно, при высокой степени неопределенности. Тогда подобная подсистема может включаться в состав проектируемых прикладных САПР.

В экспертной системе указанный прогноз развития возможен на базе следующих подходов:

- экстраполяция динамики изменения основных показателей класса изделий за достаточно длительный предшествующий период времени (например, таким путем предсказывается повышение степени интеграции и характеристики быстродействия интегральных схем, быстродействие и объем памяти ЭВМ, мощность и экономичность двигательных установок и т.п.);

- экспертные оценки перспективности конкретных технических направлений и сроков их реализации.

Для прогноза спроса на планируемую продукцию учитывается развитие смежных областей, влияющих на спрос продукции.

Банк данных метаСАПР включает ряд баз данных. Наиболее подходящей моделью данных, как и в большинстве баз данных других САПР, является сетевая модель. Каждой вершине сетевой модели соответствует фрейм. В случае БД проектирующего ПО в фрейме присутствуют следующие поля (слоты): имя программы; фирма-разработчик или фирма-поставщик; приложение (предметная область); проектные процедуры; ограничения на класс проектируемых объектов; требования к техническому обеспечению; требования к операционной среде; цена; аннотация.

В БД обслуживающего ПО изменяется семантика некоторых полей. Например, вместо проектных процедур указываются задачи обслуживания, а вместо предметной области указывается назначение ПО (СУБД, редактор, инструментальное средство), иной смысл имеют ограничения.

Фреймовая структура характерна и для других баз данных (рис. 5.1). Например, в БД ЭВМ типичны следующие слоты: семейство – модель – изготовитель; производительность; емкости видов памяти; цена; операционные системы и аппаратные интерфейсы и др.

Для рабочих станций дополнительно приводятся сведения о типовой конфигурации периферийных устройств.

В теории баз данных слоты подобных фреймов называют атрибутами, а множества, в которых атрибуты принимают значения, доменами. Концептуальная схема С базы данных задается совокупностью множеств C = <A,D,P>, где А – множество атрибутов, D – множество соответствующих им доменов, Р – множество отношений над множеством атрибутов.

Атрибуты в БД метаСАПР могут быть объектами разных типов  числами, предметными переменными, строками символов и образуемыми из них сложными структурами (списками, отношениями, рефератами). Так как сама С является сложной структурой данных и ее элементы могут быть тоже таковыми, то приходим к выводу об иерархическом строении фреймов в БД метаСАПР. Чаще всего эта иерархия отражает отношения «часть  целое» или «объект  вариант реализации (альтернатива)», т.е. может быть описана И-ИЛИ – деревьями. Иерархия фреймов также означает, что в основном (родительском) фрейме баз данных, перечисленных на рис. 5.1, могут фигурировать лишь ссылки на сложные структуры данных, которые раскрываются в подчиненных (дочерних) фреймах. Элементы сетевых структур в БД метаСАПР появляются из-за наличия горизонтальных связей между вершинами И-ИЛИ – деревьев разных баз данных (ПО, ЭВМ, интерфейсов и т.д.). Наличие в БД текстовых атрибутов и списков нефиксированной длины обусловливает слабую структурированность БД. Это затрудняет формализацию обработки данных в метапроцедурах автоматического синтеза структур САПР. Поэтому по отдельным группам ПО для выполнения типовых проектных процедур, проводят унификацию перечня решаемых задач и параметров. Это даёт большую степень структурированности БД и облегчает тем самым использование данных в формализованных процедурах. Такая унификация полезна не только в рамках метаСАПР, но и является основой для построения и использования спецификаций ПО при его интеграции в операционных средах прикладных САПР.

Работа в метаСАПР обычно начинается с изучения состояния и прогноза развития соответствующей области техники, перспектив спроса на рынке и определения атрибутов проектируемого в будущем класса объектов. Затем приступают к планированию маршрутов проектирования. На базе анализа проектной деятельности предприятия, типовых процедур и маршрутов разработчик САПР устанавливает обобщенный маршрут проектирования, рассчитывает или выбирает векторные веса процедур. Далее используется подсистема синтеза структур программного и технического обеспечений САПР, где реализованы методики выбора типов и числа ЭВМ и рабочих станций, изложенные в предыдущих разделах. Работа пользователя происходит преимущественно в интерактивном режиме с постепенным сужением области поиска решения. При выборе ПМК, конкретизации типов технических средств используются соответствующие базы данных, возможна автоматизация процедур с помощью экспертных систем. Приближение к искомой структуре сильно зависит от состава уже имеющейся на предприятии САПР, от предыстории связей предприятия с теми или иными фирмами-разработчиками средств информационных технологий.

Принятые решения верифицируются с помощью подсистемы имитационного моделирования. Имитационные эксперименты проводятся как на стадии отработки маршрутов проектирования и расчета значений весов G, так и на стадиях отработки состава ТО и проектирования вычислительной сети. Наконец, для проектирования отдельных ПМК применяется CASE-подсистема, включающая инструментальные средства проектирования ПО.

Как отмечено выше, под метаСАПР не следует подразумевать обязательно специализированный программно-аппаратный комплекс, предназначенный исключительно для разработки проектов новых САПР. Такой комплекс возможно не оправдал бы больших затрат на его создание. Функции метаСАПР могут выполнять прикладные САПР вычислительных и информационных систем, если их дополнить несколькими такими компонентами, как базы данных технических и программных средств, программой выбора состава и количества оборудования, экспертной системой прогноза развития приложений.