Исследование и разработка программного и информационного обеспечений схемотехнических САПР со встроенным Интернет-браузером

Одной из основных задач в области информационных технологий и моделирования систем является внедрение в системы автоматизированного проектирования Интернет-технологий для обеспечения доступа к информационным ресурсам распределенных баз данных и организации дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей САПР [2].

Главными направлениями работ в этой области являются: исследование методов внедрения в системы моделирования Интернет-технологий для обеспечения доступа к информационным ресурсам распределенных справочных баз данных и баз данных компонентов в сети Интернетразработка методов организации дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей систем автоматизированного проектирования путем включения в состав систем моделирования средств доступа к централизованному банку данных процесса проектирования и архивам проектных решений.

Решение перечисленных задач базируется на необходимости обеспечения доступа пользователей САПР к Интернет-ресурсам. При этом возможны следующие подходы:

1. Создание нового поколенияплатформенно-независимых распределенных систем автоматизированного проектирования в виде WEB-приложений с использованием языков С# и Java на основе активных серверных страниц ASP и JSP, а также технологий работы с серверными сценариями РНР [2]. При таком подходе отдельные подсистемы САПР выполнены в форме WEB-приложений и распределены между WEB-сервером и клиентской рабочей станцией. Обмен данными и синхронизация запуска подсистем осуществляется на основе стандартных протоколов сети Интернет через WEB-браузер клиента.

2. Использование традиционных архитектур для построения САПР на основе процедурных или объектно-ориентированных языков программирования (С++, Visual С++, С#, Visual Basic, Delphi и т. д.), имеющих мощные средства для работы с матрицами, списками, очередями и другими объектами. Для доступа к Интернет-ресурсам в этом случае предлагается использовать стандартный Web-браузер Microsoft Internet Explorer, который вставляется в программу как объект и открывается в окне программы с помощью метода Navigate/Зб/. Прикладная программа моделирования в рамках такой архитектуры строится как загрузочный модуль и полностью выполняется на клиентской машине, при этом приложение получает возможность полномасштабного доступа в Интернет.

3. Адаптация функционирования существующих промышленных САПР на основе реинжиниринга (рефакторинга) архитектуры системы [15] с разнесением готовых модулей системы между клиентом и сервером так, чтобы добиться оптимальной производительности в условиях низкоскоростных каналов Интернета и лимитированных ресурсов Web-серверов. Реализация подобной распределенной архитектуры САПР возможна на основе создания специального WEB-приложения, обеспечивающего запуск и синхронизацию подсистем на стороне клиента и на стороне сервера, а также пересылку данных между клиентскими и серверными подсистемами.

Первый из рассмотренных подходов требует значительных исследований по эффективности реализации численных методов моделирования на основе платформенно-независимых языков, программирования и. требует разработки принципиально новых архитектур построения* САПР.' Реализация данного подхода возможна в рамках масштабного проекта, выполняемого большим коллективом системных аналитиков, математиков и программистов.

Второй подход позволяет использовать большой опыт построения САПР на основе традиционных архитектур и при условии открытого кода системы выполнить разработку WEB-ориентированной САПР" в ограниченные сроки с небольшим количеством участников проекта1. Еще одним преимуществом данного подхода является возможность обеспечить доступ пользователей САПР' к Интернет-ресурсам из привычнойдиалоговой среды, в которой выполняется процесс автоматизированного проектирования.

Реализация третьего подхода целесообразна, когда код программного обеспечения САПР закрыт и имеются, готовые загрузочные модули системы, обменивающиеся данными с помощью, файлов. При таком подходе необходимо провести тщательное исследование имеющейся архитектуры системы с целью определения состава отдельных подсистем и способов передачи данных между ними. Очевидно, что в случае использования в системе динамически связываемых библиотек DLL и передачи данных через общие области памяти решение задачи распределения модулей между WEB-сервером и клиентом может быть значительно усложнено, а в ряде случаев и совсем невозможно. По трудоемкости реализации данный подход сравним со вторым подходом, и может быть выполнен небольшим коллективом разработчиков.

Учитывая имеющийся задел в области разработки систем схемотехнического проектирования и результаты анализа подходов к внедрению в системы автоматизированного проектирования Интернет-технологий, в диссертации предлагается выбрать в качестве основного подход, ориентированный на использовании встроенного в систему автоматизированного проектирования Интернет-браузера.

Цель работы — исследование и разработка программного и информационного обеспечений схемотехнических САПР со встроенными средствами связи с Интернетом для обеспечения доступа к информационным ресурсам удаленных баз данных и организации дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей САПР.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решить следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ методов построения архитектур Web-ориентированных прикладных программных систем и разработать архитектуру схемотехнической САПР со встроенным Интернет-браузером;

2. Выполнить анализ и систематизацию информационного обеспечения схемотехнических САПР и определить состав локальных проектных данных, размещаемых на рабочей станции САПР, и централизованных данных, доступных на Web-сервере Интернет-ресурсов САПР;

3. Разработать инфологические и даталогические модели данных (схемы базы данных) для централизованного хранения, информации о параметрах моделей схемных компонентов и подсистемы коллективной работы над проектами на основе централизованной базы проектных данных с Web-интерфейсом.

4. Разработать программное и информационное обеспечения схемотехнической САПР со встроенным Интернет-браузером.

4.6. Основные результаты работы.

1. Предложена архитектура Web-ориентированной схемотехнической САПР со встроенным браузером, которая обеспечивает доступ пользователей САПР к Интернет-ресурсам из единой диалоговой среды и позволяет организовать коллективную работу над проектом.

2. Разработана распределенная структура информационного обеспечения схемотехнических САПР, включающая: централизованные базу данных моделей схемных компонентов и базу данных рабочих проектовподсистему управления базами данных с Web-интерфейсомподсистему регистрации и контроля доступа пользователей САПР.

3. Разработаны обобщенные ER-модели данных, отражающие объекты и связи между ними для организации информационного обеспечения схемотехнических САПР, которые являются универсальными и могут быть использованы при построении информационного обеспечения САПР объектов различного назначения.

4. Разработана оригинальная архитектура системы управления централизованными базами проектных данных, базирующаяся на технологии «клиент-сервер» и обеспечивающая интерфейс с системами схемотехнического проектирования.

5. Разработано программное обеспечение схемотехнической САПР со встроенным браузером, содержащее инвариантное Web-ориентированное ядро, которое может служить основой для построения систем синтеза цифровых схем, систем конструкторского проектирования и САПР сложных технических объектов различного назначения.

6. На основе полученных в работе результатов разработана и внедрена в учебную и инженерную практику Web-ориентированная схемотехническая САПР Web-Simulation of Electronic Circuits (Web-SimulaEC), обеспечивающей моделирование линейных электронных схем, включающих RCL-компоненты, все виды зависимых источников, биполярные транзисторы, полевые транзисторы и операционные усилители.

Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 8 статьях и докладах, среди которых 2 публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК.

Доклады доложены и получили одобрение на 5 международных, всероссийских и межвузовских научно-практических конференциях перечисленных в конце автореферата.

Теоретические и практические результаты работы использовались в научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре систем автоматизированного проектирования Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина). Система Web-SimulaEC внедрена в инженерную практику НПФ «Модем» и учебную практику кафедры систем автоматизированного проектирования Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате выполнения диссертации, была разработана и внедрена в учебную и инженерную практику Web-ориентированная схемотехническая САПР Web-Simulation of Electronic Circuits (Web-SimulaEC), обеспечивающая моделирование линейных электронных схем, включающих RCL-компоненты, все виды зависимых источников, биполярные транзисторы, полевые транзисторы и операционные усилители. Система включает встроенный браузер для обеспечения доступа к централизованной базе данных моделей компонентов и базе данных рабочих проектов, что обеспечивает организацию дистанционного взаимодействия распределенных коллективов пользователей САПР.