Назовите и охарактеризуйте виды обеспечения САПР

Компоненты методического обеспечения — технические докумен­ты, в которых дано общее описание САПР; состав элементов, их основные характеристики и функциональное назначение; правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования и т. п. Методическое обеспечение в целом нормирует деятельность пользо­вателей в САПР при их взаимодействии с различными компонента­ми подсистем.

Компоненты лингвистического обеспечения — языки (входные и программирования), а также термины и определения, используемые в САПР. Лингвистическое обеспечение оказывает существенное вли­яние на разработку и функционирование САПР, прямо воздействуя на пользователей, языковые процессоры, трансляторы и системы управления.

Поэтому унификация языков проектирования и минимизация числа входных языков являются одним из главных требований к лингвистическому обеспечению. Это условие входит в противоре­чие с принципом непрерывного развития САПР, при котором мо­жет возникнуть необходимость в применении новых входных язы­ков. Чтобы устранить это противоречие, применяют двухэтапное преобразование информации — сначала с входных языков на уни­фицированный внутренний язык, а затем с внутреннего языка на машинный язык. Тогда при включении в САПР нового входного языка потребуется дополнительно разработать лишь один сравни­тельно простой транслятор на внутренний язык.

Компоненты математического обеспечения — математические модели объектов проектирования, а также методы и алгоритмы про­ектирования. Эти компоненты значительно влияют не только на программно-технические средства их реализации, но и на качество и эффективность проектирования в САПР. При этом выбор моде­лей, методов и алгоритмов вызывает большие затруднения из-за противоречивости предъявляемых к ним требований.

С одной стороны, требуется, чтобы математические компонен­ты были точными (в сравнении проектных и экспериментальных данных), по возможности универсальными (охватывали все объек­ты проектирования, для которых предназначена САПР) и алгорит­мически надежными (давали правильные результаты во всем диапа­зоне изменения условий их применимости в САПР).

С другой стороны, необходимо, чтобы математические компо­ненты обеспечивали минимальные затраты машинного времени и объема памяти при их реализации в САПР. Однако повышение точ­ности и универсальности неизбежно связано с усложнением моде­лей и методов, что, в свою очередь, ведет к увеличению затрат вре­мени и памяти.

В тех случаях, когда не удается устранить подобные противо­речия путем разумного компромисса, создают библиотеки моде­лей, методов и алгоритмов. В библиотеках отдельные компонен­ты представляются несколькими разновидностями. Например, вместо одной модели объекта проектирования создается набор (семейство) моделей различной степени сложности, универсаль­ности и детализации. В зависимости от конкретно решаемой за­дачи проектирования из библиотеки отбирается наиболее соот­ветствующий вариант того или иного компонента. Библиотечные наборы должны быть построены таким образом, чтобы охватить все этапы и задачи проектирования, в которых используется дан­ный компонент.

Компоненты программного обеспечения — программы, представ - ленные документально или на машинных носителях, а также эксп­луатационные документы, например инструкции для программис­тов. Программное обеспечение оказывает на САПР определяющее влияние, так как оно связывает в единое целое большинство дру­гих видов обеспечения (технического, лингвистического, матема­тического и информационного). Разработка программного обеспе­чения требует основной доли материальных и временных затрат при создании САПР. Поэтому особенно важно руководствоваться общими требованиями и принципами построения программного обеспечения:

—затраты машинного времени и объема памяти при програм­мной реализации по возможности следует минимизировать, осо­бенно для многократно повторяющихся программ;

—программы должны быть работоспособными при всех допус­каемых сочетаниях с другими программами;

—программы должны строиться по модульному принципу, рас­ширяющему возможности модернизации и развития, а также пост­роения библиотечных наборов (для отдельных модулей, а не про­грамм в целом).

Программное обеспечение делится на две части: общее и специ­альное. К программам общего назначения относятся программы, со­ставляющие операционную систему современных ЭВМ. Программы ОС, в свою очередь, делятся на управляющие и обрабатывающие (сервисные). Управляющие программы группируются по функциям управления: 1) задачами; 2) заданиями; 3) данными.

Программы управления задачами (главная из них — суперви­зор) осуществляют функции центрального монитора (образование последовательности задач проектирования, организация режима работы ЭВМ, распределения памяти и других вычислительных ре­сурсов).

Программы управления заданиями (планировщики) организуют вычислительный процесс для решения задачи в соответствии с за­данными директивами. Программы управления данными организу­ют обмен данными между устройствами ввода—ВЫВОДЗ и подсисте­мами САПР. Сервисные программы (трансляторы, редакторы свя­зей и загрузчики) предназначены для перевода с алгоритмических и входных языков, объединения программных модулей в рабочую про­грамму и загрузки рабочей программы в оперативную память ЭВМ.

Специалъныепрограммы предназначены для непосредственного выполнения процесса проектирования и объединяются в программ­ные комплексы (ПК) и пакеты прикладных программ (ППП). В отличие от ОС, которая входит в стандартный комплект ЭВМ, про­граммы ПК и ППП разрабатываются или подбираются в процессе создания САПР. ПК и ППП работают под управлением ОС или специального диспетчера. Однако многие из них имеют и свою соб­ственную управляющую программу. Тогда управление осуществля­ется на двух уровнях. Центральное управление организует взаимо­действие данного ПК или ППП с другими программными средства­ми, а собственное управление организует взаимодействие программ внутри ПК (ППП). К наиболее сложным ПК (ППП) можно отнести языковые процессоры и специальные мониторы САПР.

Компоненты технического обеспечения — средства вычислитель­ной техники, организационной техники, техники измерений и пе­редачи данных, а также их сочетания. Эти компоненты объединя­ются в вычислительные комплексы (ВК) и вычислительные систе­мы (ВС), которые составляют техническую базу САПР. Типичными примерами ВК являются ЭВМ в соединении с внешними (перифе­рийными) устройствами ввода, вывода и хранения информации, а также автоматизированные рабочие места (АРМ), имеющие в своем составе мини-ЭВМ и набор периферийных устройств, варьируемый в зависимости от назначения.

В настоящее время для создания рабочих мест проектировщи­ков (АРМ) широко применяются универсальные персональные компьютеры, выпускаемые на базе микропроцессоров и диспле­ев, обеспечивающих цветное отображение алфавитно-цифровой и графической информации. К ним прилагаются стандартные на­боры периферийных устройств: принтер (цветной или черно-белый) для распечатывания выходной информации, сканер для прямого вво­да разнообразной информации в виде текстов, таблиц, графиков и фотографий, а также модем для подсоединения к сети Интернет через телефонную сеть. Ввод и вывод информации производится также с помощью машинных носителей типа дисков и дискет. Со­временные универсальные персональные компьютеры очень легко встраиваются в вычислительные сети. Они могут также просто со­единяться с различной аудио-, теле- и фотоаппаратурой и обеспе­чивают проектировщикам комфортный доступ к необходимой ин­формации и общение с коллегами и руководителями.

ВС строят путем объединения ряда ВК по многоуровневой струк­туре. На верхнем уровне, как правило, располагают центральный ВК (ЦВК), включающий одну или несколько сопряженных ЭВМ высокой производительности. Выбор ВК для нижних уровней зави­сит от числа уровней ВС. Например, в двухуровневой ВС на ниж­нем уровне можно разместить АРМы. Количество АРМов, а соот­ветственно и пользователей в такой ВС ограничено. Для увеличе­ния числа пользователей увеличивают количество уровней ВС. На средних уровнях располагаются мини- и микроЭВМ, которые берут на себя функции управления ВК нижних уровней. На нижних уров­нях располагаются АРМ, причем наличие миниЭВМ в их составе уже необязательно, а включение персональных компьютеров суще­ственно расширяет круг пользователей.

В многоуровневых ВС большое влияние на технические харак­теристики системы оказывают средства коммутации (кабельные, теле­фонные и др.), имеющие ограниченные пропускную способность и возможности технической реализации. Многоуровневая ВС с нара­стающим числом ВК на нижних уровнях и коммуникационными линиями по существу превращается в вычислительную сеть, кото­рая допускает коллективную работу нескольких десятков и сотен пользователей.

В вычислительных сетях САПР происходит перераспределение функций между ВК верхних и нижних уровней. ВК верхних уров­ней берут на себя функции центрального управления и АБД. Ос­новная масса проектных задач решается на нижних уровнях. И только в том случае, когда мощности ВК нижнего уровня не хвата­ет для решения проектной задачи, решение поручается ВК верхне­го уровня.

Компоненты информационного обеспечения — документы, содер­жащие информацию о проектных решениях, проектных процеду­рах, методике проектирования, комплектующих материалах и изде­лиях, а также информационные массивы на машинных носителях с записью указанных документов. Раскрытие информационного со­держания процесса проектирования и выявление информационных компонентов представляют очень сложную и трудоемкую задачу. При ее решении требуется определить с необходимой полнотой всю про­ектную информацию.

Для облегчения этой задачи информацию анализируют по час­тям. Например, исходную информацию можно разбить на следую­щие виды:

—справочная информация (стандарты, каталоги, справочники, книги, отчеты и т. п.);

—данные прототипов объектов проектирования (проектная до­кументация);

методики проектирования;

—технические условия и требования к объекту проектирования.

Первые три вида исходной информации являются неизменными в течение времени, которое значительно превышает время проекти­рования в САПР. Поэтому эти виды информации целесообразно хра­нить в АБД САПР, чтобы каждый раз не вводить ее в ЭВМ перед началом проектирования. Информация четвертого вида изменяется от объекта к объекту и ее целесообразно включить в входную инфор­мацию, вводимую в САПР перед началом проектирования.

Источниками информации первых трех видов являются подраз­деления проектной организации типа технической библиотеки, от­дела научно-технической информации, патентно-изобретательско­го отдела, архива проектной документации и т. п. Эти подразделе­ния не только обеспечивают поступление информации извне, но и играют определенную роль в формировании точки зрения проек­тировщиков на современный уровень и перспективы развития объек­тов проектирования. Информация четвертого вида (директивная информация) поступает в виде приказов, распоряжений, техничес­ких заданий и других директивных материалов со стороны руково­дителей проекта или вышестоящих органов.

Выходная информация САПР в форме проектной документации должна обеспечить последующий жизненный цикл разработки, т. е. ее производство, испытания и эксплуатацию. Кроме того, выходная информация должна включать оценки технико-экономических по­казателей проекта, на основании которых принимаются решения относительно дальнейшей судьбы проекта (более углубленная про­работка, макетирование, передача в производство, включение спро­ектированного изделия в более сложную систему и т. п.).