Altium Designer：Delphiで作成された最大のアプリ（約1500万コードライン）

エンバカデロは、Delphiで構築された商用アプリケーションの成功に関して、Altium Designerについて常に言及しています。 プロジェクトの規模を驚かすことはできません。約15,000,000行（1500万行）のソースコードがあります。 Altium Designerは、3Dモデリングを含む電子システムのプリント回路基板の設計のためのCADシステムです。 今日は、ソフトウェアエンジニアリングの観点からシステムの技術的なコンポーネントについてお話します。







この記事の目的は、この分野の専門家の間ですでによく知られているAltium Designerを宣伝または宣伝することではありません。 プロジェクトの奥深くで一種の遠足を行い、タスクの複雑さと実装の規模のコンテキストで、その実装の機能に精通します。 これは、初心者の開発者だけでなく、あらゆる意味で（ビッグデータだけでなく）大規模システムに関心のある専門家にとって特に便利です。



機能のコンテキストでシステムの規模をすぐに評価しましょう。 主な機能モジュールまたはサブシステムを説明してください。 これは非常に重要です CAD（コンピューター支援設計）という用語にはかなり広い意味があります。これは、単純な描画アプリケーションとインテリジェントCADの両方と呼ぶことができます。 Altium Designerは何ができますか？



エンジニアは、動作する必要がある条件から始まり、使用する予定の要素ベースで終わる、デバイスの仕様を受け取りまたは策定します。 現在、非常に多くの場合、開発はマイクロプロセッサから実行されます。必要なタスクを解決するチップが選択され、ストラップが設計されています。 その後、使用されたコンポーネントのライブラリが作成され、論理/回路図が回路エディタに表示されます。 ここには明確化と制限が設定されており、ボードが物理的に「飼育される」方法に影響を与える可能性があります。 シグナルインテグリティ、回路シミュレーションなど、さまざまなタイプの分析を実行できます。 その後、プリント基板の作成が始まります。 使用される層の数は仕様に従って指定され、コンポーネントが配置され、信号を送信するトラック、供給電力などが決定されます つまり ボードの物理的な表現はすでに形成されています。 その後、ドキュメントが生成され、生産/印刷ボードに送信されるファイルが送信され、アセンブリコンベアに使用されるコンポーネントのリストが作成されます。



血圧の利点の1つは、上記のすべての操作が1つの製品で互いに非常に緊密に統合されて実行されることです。

システムの主な機能ブロック：

• プラットフォーム
• 図エディタ;
• コンポーネントライブラリ管理。
• PCBエディター;
• 3Dモードコア;
• シグナルインテグリティ分析;
• 出力ファイル生成モジュール。
• モジュールのインポート/エクスポート-3Dモデルから外部システムでのシミュレーション用データへ

機能サブシステムのそれぞれが非常に孤立したモジュールであると言うことは可能ですか？ そうですか？ その場合、モジュールはどのように実装されますか？ これらのdllプラグインはコア用ですか？ これらの同等のアプリケーションはありますか？ それらの間でデータを交換するためのメカニズムは何ですか？



ほとんどの大規模システムと同様に、Altiumはモジュラーアーキテクチャを使用します。 基本的なインフラストラクチャ（ドキュメント、設定、メッセージサブシステムなど）および機能を実装するモジュールを提供するプラットフォームがあります。 最近のバージョンでは、各モジュールはインターフェイスのセットを提供する分離されたdllです。 インターフェイスはCOM互換ではありませんが、相互運用可能です。 このプラットフォームではいくつかの製品が構築されていますが、最大のものはAltiumDesignerです。



モジュールの結合方法についてもう少し。 何らかの内部APIがありますか？ Altiumでは、各サブシステムは個別のチームによって開発されている可能性が非常に高いです。 一般的なアイデアはありますか？ またはモジュール間のいくつかの通信プロトコル？ ネットワーク接続はありますか？



はい、もちろん内部で使用されるAPIがあります。 基本は、使用されるタイプにいくつかの制限があるインターフェースです。 非常に広く使用されているコマンド/メッセージシステム。



Altium Designer（AD）に加えて、同社のソリューションスタックには、ライセンスサーバーからAltium.Liveエコシステムを提供するインフラストラクチャに至るまで、かなり幅広い範囲の補助製品があるため、多くのネットワークインタラクションがあります。 Webサービスが積極的に使用されています。 内部製品の場合、ほとんどの場合、外部サービスを備えたSOAPプロトコルですか？ 最近-REST。



プロジェクトのストレージはどのように編成されていますか？



ここではすべてが非常に単純で、プラットフォーム、製品コア、拡張機能、Webプロジェクトなどのアプリケーション領域で分けられたSVNリポジトリがいくつかあります。 Assemblaのタスク管理では、Googleドキュメントを積極的に使用しています。



「クラッシュレポート」の収集、「システムの構築」、「テストファーム」でのテスト起動システムなどの内部サポートサービスがいくつかあります。



本格的な環境について話すと、シンプルだが興味深い疑問が生じます。 システムのメインウィンドウにはいくつのメニュー項目がありますか？ アプリにはいくつのウィンドウがありますか？ 明確で、誰も具体的に考えているわけではありませんが、面白いだけです。 「何百万ものリベットやボルトがテレビ塔を建設するために行った」ようなものです。 そのような正式なパラメーターはどうですか？



正直なところ、このような計算に従事している人はほとんどいません。 ドキュメントに関係する同僚はそれについて知っているかもしれませんが、これらのダイアログをすべて最新に保つ必要があります:)



2つのメインリポジトリのdfmファイルを検索すると、プラットフォームで最大500、メイン製品で最大1800の数値が得られます 。 メニュー項目の数は、特に動的であり、開いているドキュメント、操作モードなどに依存するため、計算が非常に困難です。 しかし、本当にたくさんあります:)

基本構成では、約150-200のdllモジュールがあり、基本リポジトリでは約500 dprプロジェクトで、製品の完全なビルドには40分かかります（これは実際には完了していますが、そのようなビルドの結果は更新システムのユーザーが利用できるようになります）。



回路がロードされたシステムウィンドウのスクリーンショットを想像できます。 これは典型的なオブジェクトCADウィンドウですか？ メインの作業用グラフィックフィールド、ツールバー、オブジェクトプロパティエディター？ または、いくつかの機能がありますか？



基本的に、作業はプロジェクトの論理スキーム（最初のスクリーンショット）と既に物理的な実装（2番目のスクリーンショット）で実行されます。 もちろん、他にも多くの分野がありますが、これらは重要です。







2番目のスクリーンショット（下）-フレックスリジッドボードの3D表現。 通常、設計自体は2Dモードで実行されます。







インターフェイスの人間工学を向上させるために、標準のDelphiコンポーネントを使用しましたか、または追加のライブラリを使用しましたか？



ビジュアルから-DevExpressおよびDreamControlsコンポーネントは非常に広く使用されており、非常に多くの自己記述コントロールがあります。

描画モデル-「キャンバス」またはいくつかのGPUベースのライブラリ（OpenGL、DirectX）を使用しましたか？

回路用-GDI / GDI +、PCB用-DirectX



システムはどの程度開いていますか？ 独自のカスタムプラグインを作成できますか？



以前は非常にオープンでしたが、現在では非常に多くの拡張機能があり、ほとんどの場合は統合的な性質のものです。 最近のバージョンでは、これが強調されています-Delphi、C ++、C＃のSDKがあります。 近日中に、DeveloperEditionのバージョンがリリースされ、拡張機能の開発がさらに容易になります。



ユーザー自動化メカニズムはありますか？ スクリプト、マクロ、内部プログラミング言語はありますか？



はい、ユーザーに非常に人気のあるDelphi / Basic / Java-scriptがあります 。 これは、拡張機能の作成と日常作業の両方、特にオブジェクトの複雑なフィルターの設定に使用されます。







開発の歴史について話しましょう。 プロジェクトはどこから始まりましたか？



この製品と同様に、同社は85年に手頃な価格のパーソナルコンピュータが登場し、プリント基板の作成を自動化する必要性が生じた、かなり前に始まりました。 Windows用のECADを作成した最初の企業の1つでしたが、今ではそう思われるような明らかなステップではありませんでした。 その後、オーストラリアの証券取引所へのアクセス、一連の企業と技術の買収、電子機器開発のための統合技術スタックの構築がありました。



Delphiのどのバージョンから、Altium Designereの開発はどのバージョンに従って行われましたか？ このような大規模なプロジェクトは移行が難しいことは明らかですが、成功した試みはありましたか？



誤解しない限り、製品の最初のバージョンはTurboPascalで作成され、次に3日目以降の一連のDelphiバージョンが作成されました。 現時点ではDelphi 2010です。通常、実用的な観点から正当化されたときに移行が行われました。必要な技術が登場し、重大なエラーが修正されました。 わずかなシステム形成クラスの変更でも、人件費の非常に正確な計算まで、非常に真剣に考え、ソリューションに非常に慎重にアプローチします。 サードパーティのライブラリもあることを考慮します。 私たちは、最新バージョンへの移行を急いでいませんが。



ただし、Delphiに加えて、かなりの言語と環境を使用します。たとえば、一部のモジュールはC ++およびC＃で実装され、MorfikはWebサービスおよびアプリケーションの一部に使用されます。



コアモジュールのアーキテクチャはどのように構成されていますか？ これらの古典的なバージョンは、フォームコントロールアクションレスポンスプロシージャタイプですか、またはモデルとインターフェイスを分離するなど、より高度な技術がありますか？



このような大規模プロジェクトには多くのアプローチがあります。 キーの1つは、コマンドの説明とコマンドの実行コードの分離です。 メインコマンドパネルとメニューは、外部の設定可能なファイルで説明されています。ドキュメントでは、モデルとディスプレイが多少明確に分離されており、補助的な分離ダイアログは通常、古典的なフォームイベントで実装されます。



環境インターフェイスはほとんど静的ですか、または外部構成に応じてユーザーインターフェイスを生成するための動的なメカニズムがありますか？



インターフェイスの一部は、開いているドキュメントによって異なります（たとえば、PCBとBOMの場合、コマンドとメニューのセットは根本的に異なります）。アクティブなライセンスでどの機能を使用できるかによって異なります。 つまり プラットフォームによって提供されるいくつかの基本的なフレームワークは変更されず、残りはモジュールのモードとロジックによって決定されます。



人工知能の要素を備えた複雑で科学的なもの、または興味深いアルゴリズムがシステムで使用されていますか？

AIの使用についてはよくわかりませんが、特にPCBとシミュレーションの分野では、アルゴリズムベースが非常に複雑な領域がいくつかあります。 たとえば、ボードの自動レイアウトは、アルゴリズムの観点からすると非常に容量の大きい領域です。 実装する場合、トラックをスペースに配置する問題（ほとんどのボードは多層​​であり、トラックはレイヤーを変更できる）だけでなく、ユーザーによって設定された膨大な数の制限を考慮に入れる必要があります-トラック間の最小距離、トラックインピーダンス、結果のトポロジの「ノイズ」高周波など...この地域は、わが国ではまだ完全に解決されていません。



プリント基板や構造要素の全体的な寸法など、最適化の機会はありますか？ マルチパラメーターの最適化？ 制限の動的設定？



特にサイズに関して、最適化を特に覚えていません。 仕様、既存のデバイスの機械モデル、使用されているチップのサイズ、インターフェースコネクタなどの形で、寸法はしばしば「外側」にあるとさえ言うでしょう。



多くの場合、プロジェクトは多くの制約、いわゆる 制約駆動設計。 エンジニアは制限を定義しますが、非常に複雑な場合もありますが、製品はそれを実現するのに役立つか、違反を禁止します。 たとえば、簡単なチェックの1つは、特定のコンポーネント間のトラック幅、またはRFパスを配線する際の許容角度です。







外部生産設備をシステムに接続する可能性は何ですか？ エンジニアが入力でタスクの正式な説明を提出し、出力で「ハードウェアで」実装された既製のスキームを提出するときに、システムをスタンドの一部として使用することは可能ですか？



生産-はいというよりもむしろ。 これは隣接しているものの、まだ領域ですが、私たちが焦点を当てているものである設計と開発からはほど遠いものです。 マシンが完成したボードにはんだを塗布し、コンポーネントを配置し、プロセス技術に従ってボードを「焼き付け」、ボード自体の開発と完全に交差しない場合、最新の組立ラインを制御することは非常に困難です。 製造段階のサポートは確かにありますが、これはプロセスの最も重要な部分の1つです。回路基板の製造、組立生産、テストスタンドなどのデータのエクスポートと準備です。

接続された機器の中で、プログラマブルロジック（FPGA / FPGA）を使用した開発に使用されるデバイスであるNanoboardに言及できます。



モバイルフロントエンドの実装について考えたことはありますか？ 多くのCADシステムには、クライアントワークステーション用のモバイルオプションがすでにあることが知られています。 それらの有用性はまだ十分に明らかではありませんが、おそらく、大規模なCADシステムまたはCADシステム内でのモバイルアプリケーションの適用可能性について独自のビジョンをお持ちですか？



現在、そのような計画はありません。 あなたが気づいたように、それらの目的と必要性は完全に明確ではありません。 MCADで紙の図面を置き換えるのと同じように、彼らは特に仕事にそれらを使用することはできません...



同社にはモバイル開発に関与する部門がありますが、これはADと直接関係のない近隣地域の独立した地域です。



オブジェクト構造が非常に発達していると思います。 開発者間のやり取りにグラフィカルな表記法を使用していますか？ または、責任範囲と機能モジュールの既存の配布により、ソースコードをシステムに関する単一の知識ソースとして使用できるようになるようなプログラマーの資格ですか？



いいえ、グラフィック表記は使用されません。 実践が示すように、私たちの場合、開発者の直接的なコミュニケーションと十分なレベルの資格がより効果的です。



システムが複雑になるほど、テスト、特に回帰テストの要件が厳しくなります。 このプロセスをどのように管理しますか？ 自動テスト、手動テスト、開発者とテスターの関係



重要な分野をカバーする自動テスト、手動回帰テスト、高度なベータテストがありますが、私の意見では、テストは状況を改善できる分野の1つです。 たとえば、現在解決しようとしている問題の1つは、開発の初期段階でのQAエンジニアの関与です。



アルティウムの人事ポリシーとは何ですか？ かなり閉じたチームはありますか？ または、あなたは常にオープンで、価値あるスペシャリストを雇う準備ができていますか？



この分野では、会社はオープン以上です。 私の知る限り、現時点では、キエフと上海のオフィスで優秀な開発者を積極的に探しています。 ところで、面白い瞬間です。オーストラリアの会社のR＆Dコアの重要な部分は、ロシア語を話すエンジニアで構成されていることがわかりました。



まず第一に、あなたは専門家を犠牲にしてあなたのスタッフを拡大しますか、それともソフトウェア開発でキャリアを築き始めたばかりの初心者のために空席がありますか？



通常、開発者は優れたスキルと経験、または独自の能力を持って会社に来ます。 リズムとタスクに参加する初心者は非常に困難です。



知識、スキル、経験を持つユニークなスペシャリストを招待した場合、平均的な市場よりも高い給与を支払う準備はできていますか？



はい:)。



それでも、Altiumは製品会社であり、製品に携わる人に大きく依存しています。 ここでは、問題の正式な側面については説明しません。このため、当社には特別な人（anastasia.demchenko@altium.com）がおり、常に連絡を取り合っています。



開発者としてAltiumで作業するには、Delphi以外に何を知る必要がありますか？ 「はんだごてを手に」生まれた「電子技術者」になる必要がありますか？ または、数学とCAD理論を非常によく知る必要がありますか？ それとも、さまざまな問題を解決した経験のある有能なプログラマーである必要がありますか？



いいえ、私たちの会社で働く必要はありませんでした。「はんだごてを手にして」生まれなければなりませんでした:)）もちろん、一部の分野の電子工学または数学の知識はプラスですが、必須の要件ではありません-私たちが遭遇するタスクの範囲は非常に広いです



製品開発戦略とは何ですか？ 今の優先事項は何ですか？ 自動化の改善？ 機能拡張？ 複雑な技術システムの他の要素を設計するなど、関連するフィールドに入力しようとしていますか？



いくつかの領域があり、それらは主にECADシステムの占有市場シェアの拡大を目的としています。 つまり 既存の製品との統合を拡大することを除いて、メカニカルCADに移行することはまずありませんが、たとえば、3Dでボードを設計する機能を確実に向上させます。



伝統的な質問。 例えば、Altiumの需要に応えるために、専門的な開発レベルにまで成長したい初心者プログラマーに何をアドバイスできますか？



一般的な場合の答えはここでは普遍的です-経験を積む、問題を解決することを学ぶ、優れた技術的基盤を持つ。 いくつかのオープンなECAD プロジェクトがあり、それらへの参加は非常に便利です。