Реферат: Называется совокупность взаимоствязанных и взаимодейтствующих технических средств, предназначенных для выполнения ап

Глава 2. Техническое обеспечение САПР

Общая характеристика

Техническим обеспечением САПР называется совокупность взаимоствязанных и взаимодейтствующих технических средств, предназначенных для выполнения АП.

Технические средства и ПО являются инструментальной базой САПР, образуя среду, в которой работают математические, лингвистические, информационные и другие базовые обеспечения.

Средствами ТО САПР решаются следующие задачи АП :

Ввод описания объекта проектирования, т.е. исходные данные.

Отображение вводимой информации с целью контроля и редактирования.

Преобразование информации (трансляция, передозировка, изменение формы представления данных, арифметические и логические вычисления).

Хранение информации.

Отображение промежуточных и итоговых результатов решения задач АП.

Оперативные взаимодействия проектировщика с системой в процессе работы.

В
^ ТС – технические средства

ТО – техническое обеспе­че­ние

КТС – комплекс ТС
зависимости от характеристик разрабатываемой САПР и объектов проектирования требуется организовать соответствующий комплекс технический средств ТО САПР.

В соответствующий ТО САПР включают устройства обработки данных, ввода вывода информации, связи с техническим оборудованием.

Выбор КТС должен обеспечивать:

Создание максимально возможных удобств для проектировщика.

Специализацию (учет специфики задач АП).

Пропорциональность т.е. количество и производительность устройств должны создавать равномерную нагрузку и исключать возникновение "узких" мест в процессе проектирования.

Коллективный доступ к ресурсам.

Соответствие возможностей ТС и требование других базовых обеспечений САПР.

Совместимость устройств, возможность их комплексирования и развития.

В соответствии с этими принципами решается задача определения номенклатуры ТС как количественного состава.

При АП некоторые функции выполняет система, а некоторые – человек. В системе есть функции, реализуемые как аппаратными средствами, так и программными. В настоящее время заметна тенденция к увеличению объема задач, решаемых аппаратными средствами.

ТС САПР используются многими проектировщиками и разными организациями. Они могут находится на значительном расстоянии друг от друга. В связи с особенностями ТО САПР его строят как многоуровневую иерархическую структуру. ПРИ этом сама структура САПР в значительной степени зависит от состава используемых ТС. Рассмотрим варианты структур ТО, применяемые в САПР.

На рис. 2.1 показана проектная структура КТС, предназначенная для выполнения АП.

Основу комплекса составляет ЭВМ, в которой выполняется программа обработки данных и осуществляется их хранение. В современных КТС САПР в качестве ЭВМ, как правило, используется мини- и макро-ЭВМ, при этом КТС называют АРМ проектирования или инженерной рабочей станцией.

Связь пользователя с ЭВМ в диалоговом режиме осуществляется с использованием монитора (дисплей, клавиатура). Вывод информации проиходит как на дисплей так и на печатающее устройство.

Особенностью САПР является большой объем графической информации (в виде чертежей, схем, графиков и т.п.) в потоке данных, которыми обмениваются пользователи ЭВМ. Для такого обмена служит устройство графического ввода- вывода: кодирование графической информации или дигитайзер, графопостроитель (плоттер), принтер и графический дисплей.




^ Рис. 2.1. Комплекс технических средств

Р
ЦВК – центральный вычисли­тель­ный комплекс

УМГ – устройства машинной графики
ассмотрим требования, которые предъявляются к основным частям КТС САПР.

^ Требования к ЭВМ

При включении конкретных моделей ЭВМ в состав ТО САПР анализируются их технические характеристики, стоимость приобретения и эксплуатации. Основными техническими параметрами ЭВМ, как принято являются надежность функционирования, производительность, емкость ОЗУ пропускная способность каналов ввода-вывода и т.д. Один из важнейших признаков классификации ЭВМ применяемых в САПР является широта круга решаемых задач, то есть выделяют специализированные и универсальные ЭВМ. Среди универсальных, или ЭВМ общего назначения, до сих пор используются машины типа ЕС (СМ) ЭВМ, а также ПЭВМ (ЕС 1840, Искра 1030).

Разработка и включение в ТО САПР специализированной ЭВМ чаще всего объесняется необходимостью повышения производительности при решении конкретной задачи проектирования (например, моделирования) или создания удобств для работы проектировщика.

Основная идея разработки машин, повышающих производительность заключается в аппаратной реализации типовых методов решения задач проектирования. Другой путь повышения производительности – это применение параллельной обработки информации.

По функциональному назначению специализированные ЭВМ разделяют на следующие группы:

ЭВМ и процессоры для решения частных простых задач проектирования.

ЭВМ и ВС для выполнения отдельных проектных процедур.

ЭВМ и процессоры для обеспечения удобного взаимодействия с проектировщиком, например, графический процессор.

Процессоры отладки задач проектирования.

ЭВМ и процессор для решения задач структурной организации КТС (СУБД, серверы, сети и т. д. ).

^ Требования к дисплею

Основным средством для визуального отображения информации при АП является дисплей (консоль, терминал) – устройство с клавиатурой для ввода данных и управления экраном при их отображении. По виду обрабатываемой информации дисплеи делятся на алфавитно-цифровой и графический. Основными параметрами дисплея являются объем отображаемой информации, размеры рабочей области экрана, количество символов которые могут быть отображены на экране, скорость смены изображения, качество изображения и информации.

^ Требования к устройствам машинной графики

Теперь рассмотрим устройство машиной графики. К ним относятся принтеры, плоттеры, графопостроители, координитографы, дигитайзеры или кодировщики.

Все эти устройства подразделяют на устройства ввода и информации и вывода, а также на устройства векторной и точечной графики. В точечных изображение формируется из точек, в векторной – из простейших элементов, задающихся своими координатами (прямые линии, дуги и т.п.)

По примеру действия различают электронные, электромеханические, оптико­механические и т.д.

Основные требования, которые предъявляют к УМГ следующие:

Высокое быстродействие скорость воспроизведения.

Приемлемое количество получаемого изображения, возможность использования различных носителей информации (бумага, пленка, фотопленка и т.п.).

Возможность использования различных регистрационных органов (иглы, ручки, фрезы и т.п.). Не менее верной характеристикой является размер рабочего поля (А3, А4,...А0).

Построенные по рассмотренной схеме, САПР называют одноуровневыми САПР. Отнесение всех ТС входящих в КТС, к одному уровню связано с тем, что в такой САПР используются: единая мониторная система , банк данных и пакеты ПГ, ориентированные на ЭВМ комплекса. Возможности одно уровневых САПР ограничены. Поэтому в САПР крупных предприятий используют ЭВМ предельной производительности. Одна или несколько таких ЭВМ образуют один из уровней САПР называемых – ЦВК. В ЦВК современных САПР используются также высокопроизводительные ЭВМ как Эльбрус-2, CRAYX – MP. Они эффективно выполняют функции программной обработки данных при выполнении наиболее сложных проектных процедур, требующих огромных дополнительных ресурсов. Но для эффективности связи пользователя с САПР и р
^ ИГК – интерактивный графи­чес­кий комплекс
ешения большого количества менее сложных задач целесообразно иметь с САПР второй уровень, называемый ИГК. На каждом из уровней ЦВК и ИГК имеются свои ППП для выполнения своих проектных процедур.

Изобразим наиболее типичные структуры двухуровневых САПР. Структура на рис. 2.2 – радиальная, в составе ИГК имеются несколько АРМ со структурой уже рассмотренной КТС. Радиальная структура уже обычно имеет место при использовании в АРМ мини-макро-ЭВМ недостаточной производительности, при этом основные части мониторной системы и банка данных находятся в ЦВК.



Рис. 2.2. Радиальная структура

Структура на рис. 2.3 – кольцевая, она соответствует объединению АРМ в кольцевую вычислительную сеть. В такой САПР функции мониторной системы и СУБД разделены по узлам ВС. Возможно введение и дополнительных связей между узлами сети. Для целей управления системой и выполнения функций центрального банка данных обычно выделяют отдельный узел, причем узлом не обязательно будет являться ЦВК.

В общем случае, в ТО САПР могут входить ЭВМ различных типов, объединяемых в распределенную ВС. В такой сетевой САПР выделение уровней выполняется по признаку идентичности программного и лингвистического обеспечения.

Часто в структуре САПР выделяется группа вычислительного и периферийного оборудования, предназначенная для выполнения функций подсистемы, технологической подготовки производства.

Причиной такого обособления является наличие в этой группе специфических устройств документирования, подготовки носителей с управляющей информацией для СЦПУ и и соответствующую ПО. Эта группа программно-аппаратных средств называется технологическим компонентом и рассматривается как отдельный уровень в составе систем АП.



Рис. 2.3. Кольцевая структура

Требования к ТО


В общем случае к ТО САПР предъявляют следующие требования:

Устройство использования проектировщиками и возможность их оперативного взаимодействия с ЭВМ.

Достаточная производительность и емкость памяти для решения задач всех этапов проектирования за приемлемое время.

Возможность одновременной работы с техническими средствами необходимого числа пользователей для их эффективной деятельности разработчиков.

Открытость КТС, возможность его реконфигурации.

Высокая надежность.

Приемлемая стоимость.



АРМ проектировщика


КТС САПР первого поколения представляли собой универсальную ЭВМ с минимальным набором периферийных утсройств. С помощью таких средств можно было решать только отдельные задачи на мониторных этапах проектирования.

В современных условиях для повышения эффективности САПР используются специальные прблемно-ориентировочные ВС с большим объемом оперативной памяти, удобными быстрыми средствами взаимодействия проектировщика с ЭВМ и получения проектной документации.

Для получения требуемых характеристик разрабатываемой САПР определяется конфигурация КТС САПР – разрабатыватся ТО конкретной САПР. При этом учитывают следующее: число уровней в КТС, задачи решаемые на каждом уровне, территориальное размещение технических средств, характер связи между отдельными подразделениями проектной организации и объем информации, которой эти подразделения должны обмениватся; техническую стратегию разработки, эксплуатацию и проектов развития КТС САПР.

КТС САПР может содержать до 4 уровней. Наиболее распостраненные одно- и двух-уровневые структуры. При многоуровневой организации КТС возникает проблема отсутствия удобных средств связи проектировщика с системой, а система ввода-вывода проектной информации оказывается неэффективной. Поэтому были предприняты попытки создания проблемно-ориентировочного вычислительного комплекса, получившего название АРМ проектировщика.

АМР – представляет собой набор программно-управляемых устройств, объединенных производительной ЭВМ с развитой системой общего и специального программного обеспечения АРМ ориентирован на решение задач по подготовке, преобразованию и редактированию информации, получению документации на машинных носителях, решению схематических и конструкторских задач в автономном режиме. С их помощью также решаются задачи по организации обмена с САПР, так как АРМ может работать автономно, а также в режиме непосредственной связи с центральной ЭВМ. АРМ первого поколения были созданы на базе мини-ЭВМ типа: М 400, СМ – 3 (4), имели достаточно широкий набор периферических устройств. В автономном режиме они использовались для решения отдельных задач, не требующих большего объема памяти. Например, автоматизированное проектирование печатных плат с выпуском комплекта документации и управляющих перфолент, проектирование фотошаблонов топологии микро схем и т. п. В режиме непосредственной связи с центральной ЭВМ АРМ служило только для организации диалогового режима работы САПР, основные процедуры проектирования выполнялись на мощной ЭВМ (М 6000, ЕС 1050 и т.д.)

Из отечественных АРМ первого поколения наиболее известны АРМ-Р и АРМ-М, служили для проектирования, соответственно радиоэлектронной аппаратуры и машиностроений, конструирований.

АРМ-Р: М 4000 , ОЗУ 8КБ, 16-разрядная шина данных, УВВ на перфоленте и пишущей машинке, НМД типа Изот – 1370 (8"), алфавитно-цифровой дисплей, затем добавлен графический дисплей, матричный принтер типа DZB – 180. Этих средств было достаточно для автоматизированного размещения элементов на плате, редактирование текстовой и графической информации, организации диалога с САПР на ЕС ЭВМ.

Появление следующих поколений АРМ связана с эволюцией вычислительной техники. Появились многотерминальные АМР, расчитанные на обслуживание группы проектировщиков. Насыщение АРМов техникой, широкое использоваие ПК превосходящих по своим параметрам в десятки и сотни раз, позволяем уже говорить об инженерных рабочих станциях. (манинная трасса СМ и ЕС.)