CC BY
6Научная статья
УДК 658.512.2.011.56.012:621.382.049.77:006.9 doi:10.24151/1561-5405-2024-29-5-687-693 EDN: ASGNWO
Особенности разработки программной документации по стандартам ЕСПД для САПР микроэлектроники
М. А. Гундарцев, М. Ю. Семенов, В. С. Калашников, В. В. Королев, А. А. Константинова
ООО «НМ-Тех», г. Москва, Россия
Аннотация. Разработка программных САПР ведется в строгом соответствии с требованиями Единой системы программной документации (ЕСПД). На каждый разрабатываемый программный продукт необходимо выпускать комплект сопроводительной программной документации, выполненной в соответствии с ЕСПД. Актуальные стандарты ЕСПД не учитывают специфики разработки сложного современного программного обеспечения. В работе рассмотрены особенности разработки программной документации при создании программного обеспечения для проектирования изделий микроэлектроники в соответствии со стандартами ЕСПД. Представлены виды программных и эксплуатационных документов и их содержание. Приведен пример подготовки пояснительной записки эскизного проекта по стандартам ЕСПД. Рассмотрен подход модульного разбиения программного продукта САПР при разработке программной документации, позволяющий описать функционал программы, применяемые алгоритмы, математические модели, форматы входных и выходных данных и др. Отмечена необходимость корректировки существующей нормативной программной документации ЕСПД с учетом современных реалий, а также разработки структурированной методики по оформлению каждого программного документа.
Ключевые слова: ЕСПД, программная документация, программное обеспечение, микроэлектроника, САПР
Для цитирования: Особенности разработки программной документации по стандартам ЕСПД для САПР микроэлектроники / М. А. Гундарцев, М. Ю. Семенов, В. С. Калашников и др. // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 5. С. 687-693. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-5-687-693. - EDN: ASGNWO.
© М. А. Гундарцев, М. Ю. Семенов, В. С. Калашников, В. В. Королев, А. А. Константинова, 2024
Original article
Features of the development of software documentation compliant with USPD standards for microelectronics CAD
M. A. Gundartsev, M. Yu. Semenov, V. S. Kalashnikov, V. V. Korolev, A. A. Konstantinova
"NM-Tech " LLC, Moscow, Russia
Abstract. Development of CAD software is done in strict compliance with requirements of Unified System for Program Documentation (USPD). For each software product being developed, it is necessary to issue a set of accompanying software documentation compliant with USPD. However, current USPD standards take no regard to specifics of the development of complex modern software. In this work, the features of drawing up software documentation upon development of software for microelectronics products design in compliance with USPD standards are considered. The program and accompanying operational document types and their contents are presented. An example of preparation of an explanatory note of a draft design according to USPD standards is given. An approach of "modular" decomposition of CAD software upon software documentation drawing up allowing the description of software feature set, applied algorithms, mathematical models, input and output data formats etc. is considered. It has been demonstrated that it is necessary to revise the existing USPD requirements documentation for software with account for present-day developments and to elaborate structured procedure for each software document drawing up.
Keywords. USPD, software documentation, software, microelectronics, CAD
For citation. Gundartsev M. A., Semenov M. Yu., Kalashnikov V. S., Korolev V. V., Konstantinova A. A. Features of the development of software documentation compliant with USPD standards for microelectronics CAD. Proc. Univ. Electronics, 2024, vol. 29, no. 5, pp. 687-693. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-5-687-693. -EDN. ASGNWO.
Введение. В микроэлектронной промышленности при выполнении опытно-конструкторских работ разработчики используют три основные системы оформления документации: Единую систему конструкторской документации (ЕСКД), Единую систему технологической документации (ЕСТД), Единую систему программной документации (ЕСПД). В зависимости от видов выполняемых работ разработчики выпускают сопроводительную документацию как по одной выбранной системе, так и по комплексу документов, включающему в себя документацию разных классов. До настоящего времени до 90 % конструкторских работ в секторе микроэлектроники проводились по стандартам ЕСКД или ЕСТД. Количественное соотношение работ по ЕСПД незначительно, что объясняется использованием большинством разработчиков для проектирования зарубежных САПР. Многие университеты РФ, выпускающие профильных специ-
алистов по проектированию микроэлектронных изделий, имеют специализированные образовательные программы по работе с программными продуктами Cadence и Synopsys [1]. Тема развития отечественных САПР освещалась в работах [2, 3] на примере САПР для машиностроения, однако в них не рассматривался сектор микроэлектронной промышленности.
В настоящей работе анализируются особенности разработки программной документации по стандартам ЕСПД при создании программного обеспечения для проектирования изделий микроэлектроники.
Постановка задачи. Для разработки современных программных инструментов САПР, не уступающих по характеристикам ведущим мировым продуктам и ориентированных на отечественный технологический базис, инициирован ряд опытно-конструкторских работ. Разработка программных инструментов САПР должна проводиться на основании ГОСТ 19.001-77 ЕСПД [4]. Соответственно, для каждого программного продукта САПР необходимо разработать сопроводительную документацию, включающую в себя перечень программных и эксплуатационных документов (табл. 1 и 2).
Перечень документов, приведенный в табл. 1 и 2, не является обязательным к разработке в полном объеме. Необходимая программная и эксплуатационная документация на каждый конкретный разрабатываемый программный продукт САПР определяется в соответствии с ГОСТ 19.101-77 ЕСПД и обязательно отражается в техническом задании.
Таблица 1
Виды программных документов и их содержание [4]
Table 1
Types of program documents and their contents [4]
Документ Содержание документа
Спецификация Состав программы и документации на нее
Ведомость держателей подлинников Перечень предприятий, на которых хранятся подлинники программных документов
Текст программы Запись программы с необходимыми комментариями
Описание программы Сведения о логической структуре и функционировании программы
Программа и методика испытаний Требования, подлежащие проверке при испытании программы, а также порядок и методы их контроля
Техническое задание Назначение и область применения программы, технические, технико-экономические и специальные требования, предъявляемые к программе, необходимые стадии и сроки разработки, виды испытаний
Пояснительная записка Схема алгоритма, общее описание алгоритма и(или) функционирования программы, обоснование принятых технических и технико-экономических решений
Эксплуатационные документы Сведения для обеспечения
Таблица 2
Виды эксплуатационных документов и их содержание [4]
Table 2
Types of operational documents and their contents [4]
Документ Содержание документа
Ведомость эксплуатационных документов Перечень эксплуатационных документов на программу
Формуляр Основные характеристики программы, комплектность и сведения об эксплуатации программы
Описание применения Сведения о назначении программы, области применения, применяемых методах, классе решаемых задач, ограничениях по применению, минимальной конфигурации технических средств
Руководство системного программиста Сведения для проверки, обеспечения функционирования и настройки программы на условиях конкретного применения
Руководство программиста Сведения для эксплуатации программы
Руководство оператора Сведения для обеспечения процедуры общения оператора с вычислительной системой в процессе выполнения программы
Описание языка Описание синтаксиса и семантики языка
Руководство по техническому обслуживанию Сведения для применения тестовых и диагностических программ при обслуживании технических средств
Пример разработки пояснительной записки. Пояснительная записка для эскизного и технического проектов по стандартам ЕСПД выполняется по ГОСТ 19.104-78 ЕСПД [5], ГОСТ 19.105-78 ЕСПД [6], ГОСТ 19.106-78 ЕСПД [7] и ГОСТ 19.404-79 ЕСПД [8], которые являются общими и содержат правила оформления, применимые ко всем видам разрабатываемых текстовых документов по ЕСПД. ГОСТ 19.404-79 специальный и включает в себя требования по разработке пояснительной записки. Рассмотрим некоторые особенности данного документа.
Структура работ по эскизному и техническому проектам определятся ГОСТ 19.102-77 ЕСПД [9]. Перечень работ по эскизному проекту: 1) разработка эскизного проекта: предварительная разработка структуры входных и выходных данных, уточнение методов решения задачи, разработка общего описания алгоритма решения задачи, разработка технико-экономического обоснования; 2) утверждение эскизного проекта: разработка пояснительной записки, согласование и утверждение эскизного проекта.
Перечень работ по техническому проекту: 1) разработка технического проекта: уточнение структуры входных и выходных данных, разработка алгоритма решения задачи, определение формы представления входных и выходных данных, определение семантики и синтаксиса языка, разработка структуры программы, окончательное определение конфигурации технический средств; 2) утверждение технического проекта: формирование плана мероприятий по разработке и внедрению программ, разработка пояснительной записки, согласование и утверждение технического проекта.
Согласно ГОСТ 19.404-79 ЕСПД пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: введение; назначение и область применения; технические харак-
теристики; ожидаемые технико-экономические показатели; источники, использованные при разработке. Таким образом, работы по эскизному проекту могут входить только в раздел «Технические характеристики». Содержание разделов пояснительной записки также указано в ГОСТ 19.404-79.
В разделе «Технические характеристики» отмечено, какие подразделы должны быть освещены. Здесь возникает проблема при составлении документа. При выполнении любой опытно-конструкторской работы головным документом является техническое задание, в котором прописаны все обязательные к выполнению задачи, в том числе техническое воплощение проекта, нормативная документация, сроки сдачи и др. Современные программные продукты САПР для микроэлектроники имеют сложную многоуровневую иерархическую структуру. В силу данных обстоятельств, существенного временного промежутка между выпуском ЕСПД (70-80-е гг. XX в.) и современными разработками представляется крайне затруднительным описать программный продукт САПР согласно ГОСТ 19.404-79 ЕСПД. Однако данный ГОСТ является уставным нормативным документом по разработке, и игнорировать его требования не представляется возможным.
Модульный подход к описанию программной документации по стандартам ЕСПД при создании САПР. В ГОСТ 19.404-79 ЕСПД приведено уточнение: «В зависимости от особенностей документа отдельные разделы (подразделы) допускается объединять, а также вводить новые разделы (подразделы)». С учетом данной рекомендации, а также ввиду сложной иерархической структуры современных программных инструментов может применяться подход модульного разбиения к описанию программного продукта САПР [10]. Однако применение модульного подхода при непосредственном программировании не имеет корреляции с обязательной программной документацией, выпускаемой при разработке САПР. Программный продукт САПР может быть разделен на основные компоненты или подсистемы, представляющие собой определенную часть базисного функционала программного продукта. В свою очередь, каждый основной компонент или подсистема может иметь последующее разбиение. Разбиение следует проводить до появления возможности описать единичный основной компонент или подсистему в соответствии с требованиями технического задания и нормативной документации.
В качестве научно-технического решения предлагается использовать полученные в результате разбиения САПР основные компоненты, модули или подсистемы как условные программные единицы при оформлении программной документации для описания требуемого функционала согласно требованиям ЕСПД. В соответствии с требованиями ГОСТ 19.404-79 ЕСПД необходимо описать алгоритм и схему работы программы. В случае применения модульного подхода описание работы программы будет основано на описании работы каждой отдельной подсистемы или модуля, что позволит получить четкие и структурированные программные документы, отвечающие всем требованиям ЕСПД. Таким образом, использование подхода модульного разбиения программного продукта САПР при разработке программной документации позволяет в полной мере описать функционал программы, применяемые алгоритмы, математические модели, форматы входных и выходных данных и др. При этом разрабатываемая программная документация полностью отражает требования, указанные в техническом задании на разработку, и удовлетворяет требованиям ГОСТ 19.404-79 ЕСПД.
Следует отметить, что применение модульного подхода к разработке программной документации носит вынужденный характер. Это обусловлено использованием при
разработке ЕСПД монолитного подхода к описанию программ, что в современных условиях неактуально.
Заключение. Для составления программной документации в рамках выполнения государственных программных разработок САПР целесообразно системно переработать существующую нормативную программную документацию ЕСПД. В новой версии стандартов необходимо учесть существующие разработки программных продуктов, в том числе САПР микроэлектроники, а также разработать структурированную методику по оформлению каждого программного документа.
Актуальным является выделение направления по разработке специализированных стандартов, которые будут носить отраслевую направленность и позволят принять во внимание особенности разработки. Подобная практика нашла применение при разработке конструкторской документации (ЕСКД) для изделий микроэлектронной промышленности.
Литература
1. Synopsys [Электронный ресурс]. URL: https://www.synopsys.com (дата обращения: 26.07.2024).
2. Круглов Б. В. Программная реализация имитационной модели последовательной разработки документации в САПР АСУ // Автоматизация процессов управления. 2010. № 3. С. 76-80. EDN: MUONKP.
3. Булавин В. Ф., Степанов А. С., Яхричев В. В. Информационное поле цифровых технологий малых машиностроительных предприятий // Вестник ВоГУ. Серия: Технические науки. 2019. № 2 (4). С. 31-37. EDN: HQUFWA.
4. ГОСТ 19.101-77. Единая система программной документации. Виды программ и программных документов: межгосударственный стандарт. М.: Стандартинформ, 2010. 4 с.
5. ГОСТ 19.104-78. Единая система программной документации. Основные надписи: межгосударственный стандарт. М.: Стандартинформ, 2010. 6 с.
6. ГОСТ 19.105-78. Единая система программной документации. Общие требования к программным документам: межгосударственный стандарт. М.: Стандартинформ, 2010. 11 с.
7. ГОСТ 19.106-78. Единая система программной документации. Требования к программным документам, выполненным печатным способом: межгосударственный стандарт. М.: Стандартинформ, 2010. 3 с.
8. ГОСТ 19.404-79. Единая система программной документации. Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению: межгосударственный стандарт. М.: Стандартинформ, 2010. 3 с.
9. ГОСТ 19.102-77. Единая система программной документации. Стадии разработки // Единая система программной документации: сб. М.: Стандартинформ, 2010. С. 26-28.
10. Leroy X. A modular module system // J. Funct. Program. 2000. Vol. 10. Iss. 3. P. 269-303. https://doi.org/10.1017/S0956796800003683
Статья поступила в редакцию 05.02.2024 г.; одобрена после рецензирования 19.03.2024 г.;
принята к публикации 16.08.2024 г.
Информация об авторах
Гундарцев Михаил Александрович - кандидат технических наук, руководитель направления по сопровождению проектов ООО «НМ-Тех» (Россия, 124527, г. Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея, 6), [email protected]
Семенов Михаил Юрьевич - кандидат технических наук, директор Научно-технического центра ООО «НМ-Тех» (Россия, 124527, г. Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея, 6), [email protected]
Калашников Вячеслав Сергеевич - кандидат технических наук, начальник отдела развития САПР и перспективных разработок ООО «НМ-Тех» (Россия, 124527, г. Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея, 6), [email protected]
Королев Василий Владимирович - руководитель направления автоматизации проектирования ООО «НМ-Тех» (Россия, 124527, г. Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея, 6), [email protected]
Константинова Александра Алексеевна - специалист по сопровождению проектов ООО «НМ-Тех» (Россия, 124527, г. Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея, 6), [email protected]
References
1. Synopsys. Available at: https://www.synopsys.com (accessed: 26.07.2024).
2. Kruglov B. V. Software implementation of the simulation model of sequential document development in CAD ACS. Avtomatizatsiya protsessov upravleniya = Automation of Control Processes, 2010, no. 3, pp. 76-80. (In Russian). EDN: MUONKP.
3. Bulavin V. F., Stepanov A. S., Yakhrichev V. V. Information field of small machine-building enterprises digital technology. Vestnik VoGU. Seriya: Tekhnicheskiye nauki = Bulletin of Vologda State University. Series: Technical Sciences, 2019, no. 2 (4), pp. 31-37. (In Russian). EDN: HQUFWA.
4. GOST 19.101-77. Unified system for program documentation. Types of programs and program documents, interstate standard. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 4 p. (In Russian).
5. GOST 19.104-78. Unified system for program documentation. Basic legends, interstate standard. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 6 p. (In Russian).
6. GOST 19.105-78. Unified system for program documentation. General requirement for program documents, interstate standard. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 11 p. (In Russian).
7. GOST 19.106-78. Unified system for program documentation. Requirements for printed documents, interstate standard. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 3 p. (In Russian).
8. GOST 19.404-79. Unified system for program documentation. Explanatory note. Requirements for contents and form of presentation, interstate standard. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 3 p. (In Russian).
9. GOST 19.102-77. Unified system for program documentation. Development stages, interstate standard. Edinaya sistema programmnoy dokumentatsii, collection. Moscow, Standartinform Publ., 2010, pp. 26-28. (In Russian).
10. Leroy X. A modular module system. J. Funct. Program., 2000, vol. 10, iss. 3, pp. 269-303. https://doi.org/10.1017/S0956796800003683
The article was submitted 05.02.2024; approved after reviewing 19.03.2024;
accepted for publication 16.08.2024.
Information about the authors
Mikhail A. Gundartsev - Cand. Sci. (Eng.), Head of the Project Support Department, "NM-Tech" LLC (Russia, 124527, Moscow, Zelenograd, Solnechnaya prwy, 6), [email protected]
Mikhail Yu. Semenov - Cand. Sci. (Eng.), Director of the Scientific and Technical Center, "NM-Tech" LLC (Russia, 124527, Moscow, Zelenograd, Solnechnaya prwy, 6), [email protected]
Vyacheslav S. Kalashnikov - Cand. Sci. (Eng.), Head of the CAD Development and Advanced Development Department, "NM-Tech" LLC (Russia, 124527, Moscow, Zelenograd, Solnechnaya prwy, 6), [email protected]
Vasily V. Korolev - Head of the Design Automation Department, "NM-Tech" LLC (Russia, 124527, Moscow, Zelenograd, Solnechnaya prwy, 6), [email protected]
Alexandra A. Konstantinova - Project Support Specialist, "NM-Tech" LLC (Russia, 124527, Moscow, Zelenograd, Solnechnaya prwy, 6), [email protected]
