Разработка программного обеспечения

Технология разработки программного обеспечения получила значительное развитие после появления микросхем программируемой логики и систем на кристаллах. Фактически она развивалась с начала массового распространения электронных устройств.

Развитие техники в последние 25–30 лет было стремительным, что дало свои результаты. Современная система на кристалле достаточно сложна и содержит различные виды блоков и компонентов:

• программируемые процессорные ядра;
• блоки ASIC;
• блоки программируемой логики;
• блоки памяти;
• периферийные устройства;
• интерфейсные схемы;
• аналоговые компоненты.

Присутствие некоторых составляющих зависит от области применения изделия и определяет его техническую сложность. Выпускаются системы на кристалле со встроенными микропроцессорами. Наиболее востребованы среди них следующие серии от производителя Altera (Intel):

• серия Stratix с высокой логической емкостью;
• серия Arria среднего диапазона;
• недорогие серии Cyclone и Max.

Xilinx – еще один производитель микросхем и средств их проектирования. Микросхемы программируемой логики или ПЛИС Xilinx используются в различных областях человеческой деятельности, включая автомобильную и аэрокосмическую отрасли.

Современная электроника претендует на уникальность по функциональным и техническим параметрам – это один из эффективных способов конкурентной борьбы и стимул к совершенствованию. Поэтому проектирование и разработка программного обеспечения на заказ пользуются стабильным спросом в данном секторе рынка. Но не у всех производителей есть отдел разработки программного обеспечения.

А новые разработки программного обеспечения создают новые задачи для производителей микропроцессорного оборудования. Благодаря развитию отрасли, проектирование программируемой логики становится все больше похожим на такой процесс, как стандартная разработка компьютерного программного обеспечения.

Современная разработка программного обеспечения компьютерных систем позволяет решить множество задач, которые стоят перед заказчиками, будь то разработка приложений или другого дополнительного ПО.

Этапы разработки современного программного обеспечения

Каким будет процесс разработки программного обеспечения, зависит от маршрута проектирования, который, в свою очередь, определяет нюансы будущего изделия. Условно цикл разработки ПО можно разделить на несколько этапов.

Концептуальное проектирование

Разработка современного программного обеспечения начинается со спецификации его назначения и системного моделирования. Процесс проектирования строится по следующей схеме:

• создание модели операционной среды с функциональным планированием и разработкой сценариев;
• создание исполняемой модели с разработкой алгоритмов и функциональным моделированием;
• исследование проекта с разделением его блоков и подробным анализом – на этом этапе проверяется работа системы;
• детальное уточнение элементов архитектуры – интерфейсов, памяти, схем арбитража – для дальнейшей передачи на проектирование;
• создание описания системы по результатам предыдущего этапа уточнения деталей.

Верификация проекта и проектных решений

Этот этап подразумевает контроль процессов проектирования на соответствие общей спецификации, по которой ведется разработка программного продукта. При функциональном проектировании и верификации используются следующие возможности:

• анализ производительности, архитектуры и остальных функциональных параметров системы;
• возможность совместной разработки и верификации для аппаратуры и встроенного ПО;
• применение моделей процессоров при разработке аппаратуры и программного обеспечения;
• единая среда проектирования с возможностью применять современные инструменты и программные средства;
• библиотеки, высокоуровневые конструкции, таблицы связности для создания функциональных блоков и коммуникационных каналов;
• управление данными и документирования проектов.

После проверки всех необходимых спецификаций проводится разработка модулей программного обеспечения. Всё зависит от используемых инструментов и навыков разработчиков.

Физическое проектирование

На данном этапе разработки программы создается описание проекта на уровне регистровых передач на языках Verilog или VHDL. Один из самых востребованных инструментов физического проектирования – логический синтез.

Разработка программно-информационных систем на кристаллах, ASIC или их отдельных блоков IP, предполагает макетирование, поскольку быстрое моделирование проекта такого объема невозможно. Количество ПЛИС дл конкретного проекта определяется его сложностью. Предусматривается несколько готовых печатных плат для прототипирования.

Физический прототип – это результат разработки ПО, который содержит достаточно информации, чтобы определить наиболее значимые параметры и характеристики изделия.

Во всем цикле разработки программного обеспечения физический прототип играет одну из важнейших ролей. Он должен быть предельно точным, чтобы финальная реализация соответствовала всем проектным требованиям.

Главная функция физического прототипирования – определить качество разработки программного обеспечения до передачи на финальную реализацию. Это позволяет выявить и устранить все проблемы, которые могли бы возникнуть при проектировании топологии.

Одновременное применение проектирования физического прототипа и архитектурного планирования помогает контролировать исполнение проектных требований и ограничений.

Такой ход работы по разработке программного обеспечения в первую очередь определяет проектные требования, которые невозможно реализовать; если таковые были выявлены, в план кристалла вносятся необходимые изменения. После этого проводятся следующие работы:

• логическая оптимизация;
• глобальное размещение и трассировка;
• разводка шин питания и цепей синхронизации;
• анализ проекта.

Изменяемая информация регулярно обновляется в архитектурном плане кристалла, поэтому неточности при современном проектировании практически исключены.

Хотя автоматизация разработки программного обеспечения позволила решить много рутинных задач, навыки разработчиков, архитекторов и программистов остаются бесценными. Именно от работы профессионала зависит точность проекта.

Технические моменты разработки программного обеспечения указаны в документации: это справочный текст и визуальная информация, охватывающие всё – от процесса разработки до конечных свойств продукта.

Особенности разработки программного обеспечения

Разработка и сопровождение программного обеспечения шагнули достаточно далеко, чтобы стандартные решения получили широкое применение. Они используются в устройствах удаленного доступа, терминальных устройствах и вычислителях на основе ПЛИС.

Однако бывает, что индивидуальная разработка специализированного программного обеспечения оказывается единственно верным решением.

Технологическое ПО

Технологическое ПО необходимо для изготовления, конфигурации, настройки и обновления встроенного ПО изделий.

Разработка технологического программного обеспечения для производства – одна из важных областей нашей деятельности. 

А разработка системного программного обеспечения для вспомогательных технических средств нужна, чтобы управление операционной системой специализированного оборудования было максимально удобным.

Встроенное ПО

Разработка встроенного программного обеспечения – незаменимая услуга, поскольку именно этот тип ПО обеспечивает работоспособность устройств, которые окружают нас каждый день.

Фактически встраиваемая система – это микрокомпьютер, который находится внутри электроприбора и контролирует его работу. Разработка встраиваемого программного обеспечения осуществляется с учетом ограничений по энергопотреблению, производительности и другим важным техническим параметрам. Поэтому устройства, благодаря качественному ПО, остаются безопасными в применении.

От качества программирования встроенного оборудования и других компонентов электронных приборов зависят окончательные свойства изделия. Разработка алгоритмов программного обеспечения – задача, которая требует глубоких знаний и полноценного технического оснащения.

Мы выполним разработку программного обеспечения для микропроцессорных систем на кристалле, используя современные средства программирования и опыт наших сотрудников. На все интересующие вопросы готовы ответить по телефону.