Використання інформаційних технологій при проектуванні електронних засобів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ВИКОРИСТАННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ ПРОЕКТУВАННІ ЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ

План

1. Зміст і рівень інформаційних технологій

2. Співвідношення алгоритмічного та евристичного праці при конструюванні ЕС

3. Особливості автоінтерактівного конструювання засобами малих ЕОМ та АРМ

1. Зміст і рівень інформаційних технологій

Загальновизнано, що освіта - наріжний камінь культури, економіки, політики та військової могутності держави. У зв'язку з цим проблема підготовки висококваліфікованих фахівців буде постійно актуальною.

У 21 столітті вищу освіту перетвориться на джерело стратегічних ресурсів, що визначають людські і технологічні ресурси суспільства. Тому університети, які прагнуть займати гідне місце в російському суспільстві, не можуть відмовлятися від прийняття стратегії розвитку інформатизації вищої освіти.

Нові технології в усіх галузях людської діяльності безперервно змінюються і вдосконалюються кожні 2-5 років. Адаптуватися до безперервно мінливого світу і стати головним перетворювачем, творцем і рушієм прогресу - завдання фахівця майбутнього. Найбільшою мірою схильні до впливу зовнішнього середовища (розвиток науки, техніки, технологій) технічні університети, створюють і розширюють сферу впровадження і масового освоєння всіх прогресивних технічних досягнень, доведених до рівня промислових, професійних і побутових технологій.

Рівень підготовки сучасного фахівця, крім професійного володіння основами своєї спеціальності, загальнотехнічних, соціальних і гуманітарних наук, визначається на сьогоднішній день:

включеністю у світовий інформаційний простір;

вмінням ефективно організовувати і підтримувати професійні і непрофесійні інформаційні процеси;

вмінням грамотно оперувати інформаційними ресурсами (знаходити, отримувати, зберігати, накопичувати) і використовувати для цього сучасні технічні засоби;

вмінням ефективно працювати з інформацією (перетворювати, представляти, оформлювати у вигляді, зручному для інших і т.д.).

Формування стійкого "багажу" зазначених знань і навичок є наслідком знання і освоєння цілого ряду перспективних інформаційних технологій.

Інформаційна технологія - система методів, засобів і прийомів (способів) збору, накопичення, зберігання, пошуку, обробки та видачі інформації.

Нові та перспективні інформаційні технології (ПІТ) пов'язують з використанням сучасної електронної техніки для обробки інформації (ВТ, комунікаційна техніка зв'язку, побутова електроніка, теле-і радіомовлення).

Сучасний фахівець повинен стійко володіти хоча б п'ятьма головними "діловими" комп'ютерними технологіями (бази даних, обробка текстів, електронні таблиці, ділова графіка і обмін даними в локальних / глобальних обчислювальних мережах).

Вони представляють необхідний "заліковий мінімум" для освоєння більш складних і потужних ПІТ.

Складові ПІТ:

телекомунікації, локальні, корпоративні (інтрамережа), глобальні і корпоративні обчислювальні мережі;

відкриті системи і підтримка розподілених обчислень на основі об'єктної орієнтації та технології "клієнт-сервер";

мультимедіа;

гіпермедіа;

експертмедіа;

підтримка складних середовищ (віртуальна реальність, фільми або ігри з альтернативними гіперсценаріямі, інтелектуальні освітні системи і середовища).

Кожна складова складається з постійно вдосконалюється і розширюється набору фізичних явищ, технологічних та інформаційних процесів, технічних прийомів, засобів ОТ, програмних систем і середовищ.

Мережеві технології вирішують ключову проблему оперативного доступу до інформації незалежно від місця її зберігання. Практично всі створювані ПІТ стають в першу чергу надбанням Інтернет - потужного полігону для апробації програмних, апаратних і технологічних новинок. Працюючи в Інтернет, користувач постійно освоює нові інформаційні технології, які поповнюють арсенал його знань і навичок. Крім того, це всесвітня інформаційне середовище, яка є природним засобом підтримки міжнародної системи дистанційної освіти, об'єднуючи інформаційні та освітні ресурси провідних університетів світу.

Інтернет багатий найрізноманітнішими можливостями. І якщо вона призначена для масового використання, то сфера застосування інтрамережі - це бізнес. Вона надає єдину точку входу в світ корпоративної інформації і додатків. А популярні характеристики, запозичені у Інтернет, дають можливість компанії будувати роботу на якісно новому рівні. Інтрамережа не є абсолютно новою технологією. Це синтез кращих існуючих технологій. Призначення інтрамережі: пошук інформації, отримання актуальної інформації, обробка та розподіл інформації. Компоненти інтрамережі: мережева інфраструктура, сервери, документи, броузери і додатки. Поєднання єдиної точки входу (тобто броузера) з графічною природою документа є істотним властивістю і відмінною особливістю інтрамережі. Вміст інтрамережі - документи. За умовчанням це документи у форматі гіпертексту.

Гіпертекст (ГТ) - це формат, що складається з власне тексту, тегів, керуючих форматуванням тексту і гіперпосилань, які вказують на інші документи. Т.ч. це нелінійний текст, або інформаційна структура, що складається з дискретних вузлів даних і семантичних зв'язків між ними. Вузол - це текст або ГТ, а зв'язки можуть бути локальними, глобальними і змішаними. Використання ГТ у навчанні відкриває нові

варіанти маршрутів вивчення навчального матеріалу,

різні способи ранжування матеріалу,

механізми реалізації посилань, що дозволяють максимально адаптувати учня до середовищі навчання і т.д.

Якщо дані у вузлах ГТ записуються у вигляді тексту, зображень і звуку, то таку інформаційну структуру називають мультимедіа (ММ). Мm - це взаємодія аудіовізуальних ефектів під керуванням інтерактивного програмного забезпечення.

Гіпермедіа (ГМ) - це клас середовищ, утворений на перетині області ММ з областю гіпертехнологій. Основу будь-ГМ - системи складає документ. У ГМ документ стає ще й засобом для організації цього середовища і проведення спільної роботи з нею. ГМ дає обучаемому ефективні засоби мотивованого вивчення матеріалу.

Експертмедіа (ЕМ) - нова технологія, заснована на застосуванні методів ШІ в ММ і ГМ. ЕМ - система може:

"відчувати" середовище спілкування, адаптуватися до неї, оптимізувати процес спілкування з користувачем;

налаштовуватися на учня, запам'ятовувати питання, що викликали труднощі;

запропонувати додаткову або роз'яснювала інформацію;

містити вбудовані підсистеми, які розуміють природну мову, розпізнавання мови - і все, що розширює діапазон і зручність спілкування.

Віртуальна реальність (ВР) - це сукупність засобів, що викликають у людини ілюзію, що він знаходиться у штучно створеному світі, шляхом підміни звичайного сприйняття навколишньої дійсності (за допомогою органів почуттів) інформацією, що генерується комп'ютером. ВР досягається використанням коштів ММ, тривимірної графіки, спеціальних пристроїв введення-виведення інформації, що імітують звичну зв'язок людини з навколишнім світом. Середа ВР підтримує процеси "глибинного" навчання. У процесі такого навчання активно працює асоціативне мислення людини.

Можливості перерахованих ПІТ дозволяють інтенсифікувати процес навчання, зробити його більш насиченим, природним і достовірним і розширити можливості педагога, а також значно скоротити терміни проектування ЕС.

2. Співвідношення алгоритмічного та евристичного праці при конструюванні ЕС

Процес конструювання як процес праці неоднорідний (рис. 1.). На різних його етапах відбуваються різні дії з істотно відрізняється характером праці - від евристичного до алгоритмічного.

Евристичним будемо називати працю, заснований на здатності виконавця вибирати, обмірковувати і приймати рішення в складних багатокритеріальних ситуаціях. За винятком елементарних випадків ця робота не може виконуватися ЕОМ на існуючому рівні техніки.

Алгоритмічним (нормативним) будемо називати працю, для якого може бути заданий алгоритм, тобто інструкція, що містить конкретні кроки процедури для виконання завдання і що вимагає від виконавця здатності діяти точно так, як це передбачено заздалегідь. До алгоритмическому праці належать розрахунки, що виконуються за методикою, деталювання (креслення деталей і простих вузлів за кресленням загального виду), складання специфікацій і більшості розділів у текстових документах, перевірка КД Нормоконтролер. Ці дві крайні характеристики праці конструктора присутні у процесі конструювання не ізольовано, часто поєднуючись один з одним, але питома вага евристичного праці обов'язково зменшується до кінця процесу, а алгоритмічний - обов'язково росте.

При конструюванні загальних видів частка алгоритмічної праці зростає, трудові дії конструктора все більш підпорядковуються алгоритмам процедур, правил і т.д. При деталювання всі дії конструктора носять алгоритмічний характер.

Ріс1.Процесс конструювання як об'єкт механізації і автоматизації.

На основі статистичного аналізу трудомісткості конструкторських робіт при розробці робочої КД досвідченого зразка ЕС середньої складності може бути побудована типова гістограма (рис. 2.). З дев'яти розглянутих видів конструкторських робіт найбільшу частку становить креслення (31%), найменшу - розрахунки (3%). Це не означає, що розрахунки самі по собі грають малу роль: в основному вони виконані на попередніх проектних стадіях.

Таким чином, при вирішенні завдань конструювання ЕС комп'ютера необхідно передавати всі стандартні обчислення, залишивши за людиною знання алгоритмів і вміння застосовувати їх у конкретних завданнях.

Рис.2. Приблизне розподілення трудомісткості за видами робіт при конструкторській розробці досвідченого зразка РЕА середньої складності.

3. Особливості автоінтерактівного конструювання засобами малих ЕОМ та АРМ

Засоби і системи автоматизованого конструювання, відрізняючись принципами побудови, способами реалізації своїх функцій, ступенем автоматизації і режимами використання, забезпечують такі методи конструювання:

а) автоматизацію підготовки випуску конструкторської документації з "ручним" ескізами, введеним в систему засобами цифрового перетворення графічної інформації;

б) автоматичне конструювання;

в) інтерактивне конструювання;

г) автоінтерактівное конструювання

Методи а), в) і г) називають "автоматизованими" методами конструювання.

Вибір методів автоматизованого конструювання залежить від різних чинників, але багато в чому визначається базовими технічними засобами.

Реалізація методу б) найчастіше здійснюється на базі середніх і великих ЕОМ типу ЄС 1033, ЄС 1045, ЄС 1061, БЕСМ-6. Для методу а) досить малої або мікроЕОМ, оснащеної периферійними пристроями введення, редагування та виведення текстової та графічної документації.

Методи в) і г) зазвичай реалізуються на автоматизованих робочих місцях, робочих інженерних станціях, інтелектуальних робочих станціях, діалогових обчислювальних комплексах на базі малих і мікроЕОМ, що мають засоби оперативної взаємодії на текстовому і графічному рівнях.

Автоматичний метод вирішення конструкторських завдань в режимі пакетної обробки найбільш ефективний і доцільний для наступних завдань:

A1. Завдання, на вирішення яких потрібні великі витрати машинного часу.

А2. Завдання, при вирішенні яких практично не потрібно ні спостереження за ходом, ні втручання у процесі вирішення.

A3. Завдання, результати вирішення яких представляють собою числовий або текстовий матеріал, зручний для читання та перегляду.

Результати вирішення цих завдань можуть виводитися на алфавітно-цифрові друкуючі пристрої і графобудівники.

Труднощі формалізації процесів конструювання МЕА та виключення конструкторів з технологічного циклу автоматизованого проектування часто роблять недоцільним створення автоматичних систем проектування. У міру розвитку обчислювальної техніки, теорії і методів автоматизації конструювання такі системи для певних видів конструкцій МЕА можуть стати ефективними.

Швидке і широке поширення в 80-і роки малих ЕОМ, мікроЕОМ, мікропроцесорної техніки, дисплейних засобів, пристроїв введення та виведення графічної інформації створило передумови для розробки і впровадження в практику конструювання МЕА інтерактивних методів.

В інтерактивному режимі проектування за допомогою дисплейних засобів найбільш ефективно і доцільно вирішуються такі завдання:

Б1. Завдання, в яких важливо візуальне, образотворче або графічне представлення запровадження або виведених даних.

Б2. Завдання, час вирішення яких мало (кілька хвилин).

БЗ. Завдання, що вимагають невеликої кількості вхідних даних, що вводяться з графічного дисплея

Б4. Завдання, в процесі вирішення яких важливі оцінка результатів, прийняття рішення та втручання конструктора-оператора в режимі оперативної взаємодії в процес вирішення за допомогою дисплейних коштів

При автоматизованому конструюванні МЕА часто потрібно вирішувати завдання з властивостями, характерними одночасно А1 і Б1, А1 і БЗ та ін При вирішенні таких завдань не дає позитивного ефекту ні метод б), ні метод в). Для вирішення цієї проблеми запропоновано та розроблено авто інтерактивний метод конструювання на базі технічних засобів АРМ.

Автоінтерактівний режим являє собою спеціально організоване, в рамках безперервного технологічного процесу автоматизованого конструювання, поєднання в будь-яких послідовностях і пропорціях автоматичних обчислень за програмами, що реалізують типові (стандартні) проектні процедури, і взаємодій конструктора-оператора з системою в інтерактивному режимі для вирішення неформалізованих задач, оцінки результатів, прийняття рішень і директивних вказівок по режимах і умов подальшого конструювання.

При реалізації автоінтерактівного режиму конструювання мікроелектронних блоків засобами АРМ на базі СМ ЕОМ закладені такі принципи.

У автоінтерактівном режимі конструювання можливі завдання, отримання і вибір найкращого рішення (по формалізованим, неформалізовані і візуальним критеріям) з певної множини варіантів, що розраховуються в автоматичному режимі, тобто можливо багатоваріантне конструювання.

Автоінтерактівний режим дозволяє не накопичувати нерозв'язні в автоматичному режимі завдання до кінця автоматичних обчислень, а вирішувати їх конструктору-оператору у міру їх виникнення, переходячи в інтерактивний режим шляхом переривання автоматичних обчислень на час вирішення "конфліктної проектної ситуації". Такий режим конструювання створює умови для гарантованої завершеності проектів у єдиному технологічному циклі автоматизованого конструювання. Наприклад, на такому принциповому етапі розробки конструкції, як трасування з'єднань одно-, двосторонніх інтегральних та друкованих плат МЕА, за рахунок того, що непротрассірованние в автоматичному режимі з'єднання не накопичуються до закінчення завдання, а трасуються в інтерактивному режимі в міру їх виникнення, можлива розводка всіх з'єднань при досягненні, граничної щільності монтажу. При цьому такі сполуки можуть трассіроваться в автоматичному режимі. Якщо в задачі трасування з'єднань не виникає "конфліктів", то вона може бути вирішена в автоматичному режимі.

У автоінтерактівном режимі можна задавати і скасовувати контрольні точки, в яких конструктору будуть пред'являтися результати автоматичного виконання типових проектних процедур і в яких він буде робити оцінку отриманих результатів або змінювати умови і хід процесу конструювання на свій розсуд.

При конструюванні в автоінтерактівном режимі переважно виконання формалізованих і перевірених на практиці проектних процедур в режимі автоматичного рахунку, а оцінку, коригування і керування процесом конструювання краще проводити в режимі оперативної взаємодії конструктора з системою.

Практика створення автоінтерактівной системи конструювання гібридно-інтегральних та друкованих вузлів МЕА показала, що раніше розроблені алгоритми вирішення конструкторських завдань в автоматичному режимі або в режимі діалогу через алфавітно-цифрові дисплеї в автоінтерактівной системі конструювання не застосовні, так як не відповідають одночасно умовам завдань А1, А2 , A3 і Б1, Б2, БЗ, Б4 або вимагають суттєвого доопрацювання.

Розглянемо деякі загальні вимоги до алгоритмів автоінтерактівной системи конструювання. Проектні алгоритми повинні виконуватися достатньо швидко (від секунд до декількох хвилин). При цьому припустимо зниження якості одержуваних результатів за формальними (зазвичай непрямим) критеріям, так як в автоінтерактівном режимі за досягненням необхідної якості результатів проектування стежить конструктор.

Алгоритми повинні видавати всю необхідну (диференціальну та інтегральну) інформацію про хід та результати конструювання переважно в графічному вигляді для того, щоб конструктор міг оцінити і прийняти рішення по отриманим результатам.

Для підвищення ефективності й зниження трудомісткості вирішення завдань конструювання в автоінтерактівном режимі алгоритми конструювання та інформаційні засоби системи автоматизованого конструювання повинні допомагати конструктору швидко оцінювати ситуації за тих чи інших його вказівках, надаючи йому конструктивні відповіді на такі питання: чи може цей елемент або друкований (плівковий) провідник бути розміщений на платі? Якщо так, то в якому місці плати? Якщо ні, то чи може цей елемент або провідник бути розміщений після зсуву, перестановки чи зняття будь-якого з вже розміщених елементів або з'єднань? Які найбільші габарити елемента або конфігурація провідника, розміщення якого можливе на даному кроці? Яка його площу або довжина і так далі?

Сформульовані питання хоча і представляються тривіальними, але з урахуванням вимог автоінтерактівного режиму конструювання відповідь на них потребує вирішення складних алгоритмічних задач.

Оптимізація результатів конструювання в автоінтерактівном режимі - процес інтерактивний, тому після кожної ітерації система повинна отримати відповідь на питання: "Зафіксувати новий результат конструювання або залишити старий?" В автоматичному режимі на це питання система автоматизованого конструювання відповідає сама виходячи із закладених при її розробці критеріїв оцінки якості, в автоінтерактівном режимі право відповіді надається конструктору. Це вимагає від системи надання конструктору наступних можливостей:

проведення порівняння характеристик нового і старого варіантів конструкції;

видачі переліку змін, зроблених при переході від старого варіанта конструкції до нового (переміщення елементів або провідників, зміна орієнтації або конфігурації, видалення елементів або провідників і т. п.);

подання ескізів та іншої графічної інформації про старому та новому варіантах конструкції.

Оцінюючи і аналізуючи отримані варіанти проекту, конструктор ухвалює рішення про подальший перебіг конструювання. Зміна результатів проектування в автоінтерактівном режимі може проводитися конструктором в інтерактивному режимі та автоматично. Конструктору повинні бути надані вичерпні можливості взаємодії з системою. Ці взаємодії визначаються характером вирішуваних завдань. На етапі розміщення елементів це, наприклад, такі можливості: переміщення елемента; перестановка елемента; зміна орієнтації елемента; зміна конфігурації елемента (наприклад, для плівкових резисторів і конденсаторів); збільшення або зменшення проміжків між елементами; перепризначення контактів елемента та ін

У автоінтерактівном режимі пропорції поєднання автоматичних і інтерактивних процедур можуть змінюватися в широкому діапазоні: від повністю автоматичного проектування до інтерактивного "малювання". Однак навіть при автоматичному рішенні ряду проектних завдань від конструктора потрібна оцінка отриманих результатів та прийняття рішення з управління процесом конструювання.

При інтерактивному вирішенні проектних завдань ступінь впливу конструктора на формування рішень набагато більше, так як конструктор-оператор системи проектування може зробити помилку при введенні, коригування або оцінці інформації, а це призводить до необоротних спотворень проекту. Щоб виключити "збої" в інтерактивному режимі взаємодії, необхідно постійно алгоритмічно контролювати коректність дій конструктора. Це також додаткова вимога до організації процесів конструювання в інтерактивному режимі.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
51.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Використання сучасних інформаційних технологій при розробці електронних посібників
Використання інформаційних технологій при вивченні курсу Основи правознавства
Досвід використання комп`ютерних інформаційних технологій навчання при викладанні курсу Фізика 2
Досвід використання комп`ютерних інформаційних технологій навчання при викладанні курсу Фізика
Правове регулювання створення та використання інформаційних технологій інформаційних систем
Розробка і стандартизація програмних засобів інформаційних технологій
Використання новітніх інформаційних технологій
Використання інформаційних технологій на уроках математики
Використання інформаційних технологій у сфері соцзахисту
© Усі права захищені
написати до нас