Технічні науки

УДК 004.414.32

Редько Сергій Олегович

магістр

Національного технічного університету України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»  

ОЦІНКА АКТУАЛЬНОСТІ РОЗРОБКИ WEB-ОРІЄНТОВАНОЇ СИСТЕМИ ЦІЛІСНОГО ПРОЕКТУВАННЯ

ОЦЕНКА АКТУАЛЬНОСТИ РАЗРАБОТКИ WEB-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ЦЕЛОСТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ASSESSMENT OF THE ACTUALITY OF DEVELOPMENT OF A WEB-ORIENTED SYSTEM OF TOTAL DESIGN

Анотація. Досліджено актуальність та можливості розробки Web-орієнтованої системи цілісного проектування.

Ключові слова: САПР, Web–додатки, системи проектування цифрових систем, Web–орієнтовані САПР.

Аннотация. Исследовано актуальность и возможности разработки Web-ориентированной системы целостного проектирования.

Ключевые слова: САПР, Web-приложения, системы проектирования цифровых систем, Web-ориентированные САПР.

Summary. The urgency and possibilities of development of the Web-oriented system of holistic designing are researched.

Key words: CAD, Web-applications, systems of design of digital systems, Web-oriented CAD.

На сьогоднішній день весь світ програмного забезпечення все більше і більше переходить до хмарних сервісів і використання Web-технологій. Отож, одним із напрямків розвитку систем проектування цифрових систем є саме розробка Web-орієнтованих САПР. Однак, це питання є досить нелегким так, як вимагає створення не просто статичної сторінки з використання простих Ajax елементів, а розробку повноцінного додатку, що може забезпечити синхронізацію окремих частин системи на стороні клієнта і сервера, а також забезпечити передачу інформації між цими двома підсистемами.

Спочатку Інтернет створювався для елементарного обміну інформацією, тому перші веб-сервери працювали наступним чином – користувач робить певний запит, а сервер повертає статичну сторінку, яка відповідала цьому запиту. Однак, з розвитком всіх технологій почався стрімкий розвиток інтернет-технологій.

Після створення веб-сторінки розміщуються в Інтернеті, на веб- серверах або на веб-сайтах. Веб-сайт може містити безліч веб-сторінок. Веб- клієнтські комп’ютери, що працюють з веб-браузерами, можуть отримати доступ до цих веб-сторінок на веб-сайтах через протокол зв’язку, відомий як протокол HTTP (HyperText Transport Protocol). Веб-браузери – це програмні інтерфейси, які працюють на веб-клієнтів, щоб забезпечити доступ до веб- сайтів через простий користувальницький інтерфейс. Веб-браузер дозволяє веб-клієнта запитувати певну веб-сторінку з веб-сайту, вказавши Єдиний покажчик ресурсу (URL). URL-адресу – це веб-адреса, що ідентифікує веб- сторінку і її місце розташування в Інтернеті. Коли відповідний веб-сайт отримує URL-адресу, відображається веб-сторінка, відповідна запрошенням URL-адресою, і, якщо потрібно, генерується висновок HTML. Потім висновок HTML відправляється через HTTP для клієнта для форматування на екрані клієнта.

Однією з причин різкого зростання інтернету є еволюція веб- архітектури і інструментів. Ці досягнення дозволили користувачам більш повно використовувати можливості Інтернету, тим самим залучаючи більше постачальників продуктів і корпорацій до інтернету в надії розширити свою клієнтську базу.

Одним із напрямків розвитку систем автоматизованого проектування в даний час є розробка розподілених архітектур і побудова на їх основі Web- орієнтованих САПР. Реалізація подібної розподіленої архітектури САПРвимагає створення спеціального Web-додатку, що забезпечує запуск і синхронізацію підсистем на стороні клієнта, і на стороні сервера, а також пересилання даних між клієнтськими і серверними підсистемами. Розглянемо основні методи побудови Web-додатків. Спочатку WWW створювалася як «простір для обміну інформацією, в якому люди і комп’ютери можуть спілкуватися між собою». Тому перші Web- додатки представляли собою примітивні файлові сервери, які повертали статичні HTML-сторінки, що запросив клієнт. Таким чином, Web починалася як документно-орієнтована мережа. Наступним етапом розвитку Web стала поява поняття додатків, які базувалися на таких інтерфейсах, як CGI, а в подальшому – на ISAPI [1]. CGI – це стандартний інтерфейс взаємодії з серверами, який дозволяє виконувати серверні додатки, що викликаються через URL [2]. Вхідною інформацією для таких додатків служив вміст НТТР-заголовка (і тіло запиту при використанні протоколу ISAPI). CGI-додатки генерували НТМL-код, який повертався браузеру. Основною проблемою CGI-додатків було те, що при кожному клієнтському запиті сервер виконував СGI-програму в реальному часі, завантажуючи її в окремий адресний простір. Поява ISAPI дала можливість не тільки вирішити проблеми продуктивності, які виникали з CGI-додатками, а й надати в розпорядження розробників багатший програмний інтерфейс. ISAPI DLL можна було асоціювати з розширеннями імен файлів через спеціальну мета-базу. Ці два механізми (CGI і ISAPI) послужили основою створення першого типу Web- додатків, в яких в залежності від будь-яких клієнтських дій виконувався серверний код. Таким чином, стала можливою динамічна генерація вмісту Web- сторінок і наповнення Web перестало бути суто статичним. Інтерфейс ISAPI – це особливість Microsoft Internet Information Server. ISAPI-додатки є бібліотеками, що динамічно завантажуються, які виконуються в адресному просторі Web-сервера. У інших Web-серверів через деякий час також з’явилася можливість запускати програми, реалізовані у вигляді бібліотек. У разі Web-сервера Netscape цей програмний інтерфейс називався NSAPI. У досить популярного Web-сервера Арасhе також є можливість виконувати Web- додатки, реалізовані у вигляді бібліотек; такі бібліотеки називаються Арасhе DSO. Відзначимо, що з ростом обсягу використовуваних даних і числа відвідувачів Web-сайтів зростають і вимоги до надійності, продуктивності і масштабованості Web-додатків. Наступним етапом еволюції подібних додатків стало відділення бізнес- логіки, реалізованої в Web-додатку, а нерідко і сервісів обробки даних та реалізації транзакцій від його інтерфейсу. У цьому випадку в самому Web- додатку, зазвичай, залишається так звана презентаційна частина, а бізнес- логіка, обробка даних і реалізація транзакцій, переносяться в сервер додатків у вигляді бізнес-об’єктів. Наступним кроком еволюції Web-додатків, крім доступу до корпоративних даних і даними партнерів, стало отримання доступу до корпоративних додатків. Для інтеграції Web-додатків з внутрішніми інформаційними системами підприємств і додатками, що забезпечують взаємодію з клієнтами і партнерами, використовуються спеціальні рішення, звані корпоративними порталами. Нерідко у вміст порталу включають засоби управління інформаційним наповненням Web- сайту, оскільки обсяг даних, доступних користувачам за допомогою сайтів великих компаній і порталів, зараз такий, що управління цими даними «вручну» не представляється можливим. Вирішення багатьох завдань, зазначених вище, що виникають при створенні сучасних Web-додатків, тепер покладено на Web-сервіси, які не залежать від платформи, об’єктної моделі і клієнта, – програмні компоненти, які можна викликати з клієнтських Web- додатків (а також з самих Web-сервісів ) через оснований на протоколі НТТР і мовою ХМL протокол SOАР. Розглянемо застосування даної технології при розробці Web-орієнтованої САПР електронних схем.

Традиційна архітектура САПР включає окремі підсистеми, які написані процедурними або об’єктно- орієнтованими мовами програмування, що мають потужні засоби для роботи з різними структурами даних, таких як списки, черги, стеки, дерева, графи і т.д. Обмін даними між підсистемами забезпечується через загальну область пам’яті, через систему двійкових файлів, за допомогою спеціалізованих мов опису, тощо. На даний момент актуальними є розробка і адаптація спеціальних Web-орієнтованих версій настільних САПР, що дозволяють забезпечити автоматизацію процесу проектування об’єктів різної фізичної природи в масштабах підприємства. Розглянемо архітектуру Web-версії подібної САПР на прикладі САПР електронних схем Design Lab корпорації MicroSim, що отримала найбільше поширення серед розробників радіоелектронної апаратури. Основу системи Design Lab становить програма PSpice, яка є найбільш відомою модифікацією програми схемотехнічного моделювання SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), розробленої на початку 70-х рр. у Каліфорнійському університеті м. Берклі. Вона виявилася дуже вдалою, інтенсивно розвивається і де-факто стала еталонною програмою моделювання аналогових пристроїв. До складу САПР Design Lab входить декілька підсистем.

Для адаптації роботи системи Design Lab в мережі Internet необхідна розробка нової розподіленої архітектури САПР з поділом функцій між клієнтом і сервером, щоб домогтися оптимальної продуктивності в умовах низькошвидкісних каналів Internet і лімітованих ресурсів Web-серверів. Так, попередню обробку і введення даних, що відправляють сервери, має сенс виконувати на стороні клієнта. Це дозволить виключити, наприклад, повторні передачі неправильно складених схем. Графічне представлення результатів запиту також варто виконувати на стороні клієнта, що істотно скоротить обсяг даних, переданих по мережі. Моделювання схеми і доступ до бібліотек параметрів схемних компонентів доцільно забезпечити за рахунок ресурсів сервера. Відзначимо, що мережа Intranet – відмінна платформа для роботи з інформацією всередині підприємства. Сучасний Web-браузер доступний для будь-якої клієнтської системи. Web-орієнтовані САПР являють собою програми, розділені на 3 модулі: клієнтський, обслуговуючий і проектуючий. Клієнтський модуль виконується на комп’ютері користувача і здійснює формування даних для їх передачі на сервер. Обслуговуючий модуль через Web-сторінки запускає частини клієнтського модуля. Проектуючий модуль виконується на сервері і здійснює обробку даних, що надійшли. Intranet орієнтований, як правило, на застосування в рамках одного компактного або розподіленого підприємства і відрізняється високою безпекою та швидкістю роботи. Використовується для вирішення завдань по автоматизації документообігу, інформаційного супроводу бізнес- процесів, пошуку і спільного доступу до даних та документів організації та має шлюзи для підключення в Internet. У 1962 р. вийшла в світ монографія В.М. Глушкова «Синтез цифрових автоматів». Головним результатом цієї роботи було створення методики синтезу цифрових автоматів, розробка формального математичного апарату, який дав можливість ефективно застосовувати абстрактно-автоматні та інші алгебраїчні методи розв’язання задач проектування пристроїв обчислювальної техніки [3]. Ним виконані не тільки глибокі теоретичні узагальнення, а й запропонована чітка методологія побудови кібернетичних пристроїв. Проте, описаний математичний апарат з усіма його методами і прийомами є достатньо складним та громіздким для практичного застосування при вирішенні задач проектування цифрових пристроїв. Отже, доцільною є його максимально можлива та адекватна автоматизація. В дипломному проекті буде розроблено Web-орієнтований САПР, який, поки що, не має аналогів та заснований на вищезазначеному математичному апараті для синтезу цифрових пристроїв. Актуальність полягає у створенні системи, що забезпечує цілісність проектування.

Література

1. ISAPI [Електронний ресурс]. – Режим доступу до ресурсу: https://ru.wikipedia.org/wiki/ISAPI
2. CGI [Електронний ресурс]. – Режим доступу до ресурсу: https://ru.wikipedia.org/wiki/CGI
3. Глушков В. М. Синтез цифрових автоматів / Віктор Михайлович Глушков. – М: Фізматгіз, 1962. – 476 с.