NASA 논리 설계 사무소.
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4.1 디자인 트레이드 오프.
개념 설계에는 성능 요구 사항을 가장 잘 충족시키는 타협적인 설계를 얻기 위해 작동 속도, 메모리 크기, 전력 및 I / O 대역폭과 같은 중요한 매개 변수 간의 일련의 절충 관련 결정이 포함됩니다. 이러한 요구 사항의 불확실성과 중요한 절충 요인을 모두 확인해야합니다. 디자인 상충 관계를 평가하는 데 사용할 수있는 요인은 다음과 같습니다 (일반적으로 질적 기준).
안정성 확장 성 프로그래밍 가능성 유지 보수 호환성 적응성 가용성 개발 상태 및 비용.
신뢰성을 달성하기위한 권장 관행은 4.5 절에 나와있다. 이 기능의 나머지 부분은 아래에서 설명합니다.
확장 성은 주요 재 설계 비용 (84 번 참조)없이 더 빠른 속도 또는 물리적 확장으로 늘어난 요구 사항을 편리하게 수용 할 수있는 컴퓨터 시스템의 능력을 측정합니다. 컴퓨터의 원래 디자인은 특히 메모리 및 I / O 섹션과 관련하여 이러한 유형의 성장을 제공해야합니다. 일반적인 절차는 과거 프로그램의 성장 문제를 검토하고 현재 요구 사항을 두 배로 늘릴 수있는 각 기능에 대한 가능한 요구 사항 범위를 설정하는 등 컴퓨터 시스템에서 예측할 수있는 모든 기능을 결정하는 것입니다. 가능하면 이러한 확장 요구 사항의 가능성도 추정해야합니다. 모듈성은 확장 성을 제공하는 데 바람직한 방법이며 가능할 때마다 통합해야합니다.
Prorgrammability, 또는 컴퓨터 프로그래밍의 용이성, 디자인 초기에 고려되어야합니다. 과거의 경험에 비추어 볼 때 프로그래밍 단순성과 하드웨어 복잡성 사이의 균형은 프로그래밍 비용이 압도적으로되지 않도록하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 증가 된 성능이나 임무 요구 사항에 의해 요구되는 프로그램 변경을 수용 할 수있는 충분한 메모리 용량이 제공되어야합니다. 메모리 아키텍처는 프로그래밍을 용이하게하도록 설계되어야한다. 변경을 구현하는 데 소요되는 시간과 비용으로 인해 많은 프로그램 변경이 예상되는 경우 하드 와이어드 메모리는 피해야합니다. 인위적인 경계가없는 적절한 어드레싱 시설과 간단한 서브 루틴 연계가 권장됩니다. 프로그래밍 가능성을 고려할 때 소스 언어, 객체 코드의 효율성, 소스 언어에서 객체 코드로의 변환, 소스 언어 사용의 용이성 및 완전히 코딩 된 컴퓨터 프로그램의 획득이 포함되어야합니다. 컴퓨터를 비행 중에 프로그래밍하려면 컴파일러 사용을 고려해야합니다. JOVIAL, SPL 또는 CLASP와 같은 표준 프로그래밍 언어가 바람직하며 향후 사용 가능할 경우이를 활용해야합니다. 소프트웨어 정교성의 정도와 지원 소프트웨어의 가용성은 설계 중에 고려되어야합니다.
컴퓨터를 설계 할 때 유지 보수성을 무시해서는 안됩니다. 지상 작업 중에는 수리가 쉽게 이루어져야하며, 기내 유지 보수가 필요한 경우 설계 요구 사항으로 지정해야합니다. 기내 조사 또는 재구성은 신뢰성과 밀접하게 관련되어 있으며, 재구성의 범위는 필요한 신뢰성에 따라 결정됩니다. 오작동은 종종 자체 점검 프로그램에 의해 감지 될 수 있습니다. 기내 수선 수리는 자동 전환 또는 유인 임무에서의 수동 조작으로 수행 할 수 있습니다. 단점은 저하 된 작동 모드의 사용을 고려해야합니다. 일반적으로 권장되는 사전 실행 유지 관리 절차는 시스템에서 불량 구성 요소 또는 하위 시스템을 제거하고 백업 장비로 교체하는 것입니다. 수동 유지 보수를 용이하게하기 위해 서브 어셈블리는 플러그 가능해야하며, 액세스를 위해 최소한의 분해가 필요하며 조정없이 교체 할 수 있어야합니다. 디자인은 접근성의 경우를 제공해야하며 유지 보수 중 다른 부품의 손상 가능성을 최소화해야합니다. 교체 된 어셈블리를 수리하기보다는 폐기해야하는 경우 교체 가능한 모듈의 최대 비용 목표를 설정해야합니다.
호환성은 컴퓨터와 인터페이스, 소프트웨어, 전원 수준 및 필요한 경우 접지 된 컴퓨터간에 개발되어야합니다. 표준 인터페이스 및 전력 수준을 구현해야합니다. 인터페이스 호환성은 주변 장치와의 데이터 변환의 필요성을 줄이므로 적극 권장합니다. 주변 장치의 설계를 단순화하기 위해 컴퓨터 제품군 모델 간 데이터 호환성을 제공해야합니다. 이러한 고려 사항은 서로 다른 성능 및 아키텍처의 컴퓨터가 상호 연결될 때 특히 중요합니다. 우주선 기반 컴퓨터와 지상 기반 컴퓨터 간의 소스 및 개체 코드 호환성은 프로그래밍을 용이하게하는 데 유리합니다.
적응성이란 시스템이 물리적 수정없이 광범위한 기능 요구 사항을 충족시키는 능력으로 정의됩니다. 적응력은 요구 사항이 잘 정의되지 않았거나 컴퓨터가 다양한 임무 및 / 또는 다수의 우주선에 적용될 것으로 예상되는 경우에 필요합니다. 이것은 "소모성 (extendability)"에서 논의 된 성장의 필요성과 유사하지만, 이 경우 잠재적 인 요구 사항은 메모리 용량, 계산 속도, 단어 길이 및 I / O 기능에 예비를 제공하여 예상해야합니다. 더욱이, 설계는 바이트 조직화 작업, 변경 가능하거나 사용되지 않는 연산 코드, 형식 내의 예약 필드 및 조정 가능한 속도와 같은 조정 가능한 단어 길이와 같은 다른 상황에 기본 기계를 맞추는 것을 허용하는 특정 기능을 고려해야합니다. 컴퓨터 기능의 향상은 다른 개발 고려 사항에 부합해야합니다.
가용성은 주어진 시간에 컴퓨터가 만족스럽게 작동 할 확률입니다. 이는 신뢰성 및 수리 시간과 밀접하게 관련되며 신뢰성 요구 사항을 수립 할 때 고려되어야합니다. 오작동 감지 및 재구성 또는 수리에 필요한 시간을 고려하므로 시간 결정적 임무 단계에서 가용성이 특히 중요합니다.
개발 상태 및 비용은 디자인에 중요한 영향을 미칠 수있는 복잡한 관리 관련 요소입니다. 기성 하드웨어 사용 범위, 첨단 기술을 사용하여 새로운 장비를 개발할 때의 설계 위험, 컴퓨터 설계 및 개발 중 최신 기술의 잠재적 진보와 같은 많은 항목을 평가해야합니다. 비용을 산정 할 때 관리자는 초기 지출뿐만 아니라 총 장거리 지출 및 첨단 기술 개발 등의 잠재적 지연 비용을 고려해야합니다.
위의 정 성적 요인 외에도 정밀도, 속도, 용량, 중량, 부피 및 전력과 같은 특정 정량적 요인에 기초하여 트레이드 오프를 결정해야합니다.
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주 5 학습 팀 결승.
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엔지니어링 설계의 절충 전략
Kevin N. Otto Erik K. Antonsson.
설계자가 명시 적으로 절충 결정을 내릴 수 있도록하는 공식적인 방법이 제시됩니다. 방법론은 엔지니어가 가장 약한 측면으로 설계를 평가하거나 전체 성능을 협조하여 평가하거나 이러한 전략을 조합하여 사용하려는 경우에 사용할 수 있습니다. 설계 문제는 선호도 순위로 공식화되며, 유틸리티 이론 또는 퍼지 집합 접근법과 유사합니다. 이 접근법은 디자인 트레이드 오프 전략과 성능 표현을 분리합니다. 수학 공식의 세부 사항은 예비 설계 영역의 하나와 매개 변수 설계 영역의 두 가지 설계 예와 함께 제시되고 논의됩니다.
참조.
저작권 정보.
저자 및 제휴사.
Kevin N. Otto 1 Erik K. Antonsson 1 1. 엔지니어링 및 응용 과학부 엔지니어링 디자인 연구소, 캘리포니아 공과 대학교, 패서 디나.
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