Информационное обеспечение САПР. Основу информационного обеспечения САПР составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных решений Эта данные могут быть предстанпены r ииде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений, структур и параметров проектируемых объектов и т. п.
При этом данные, являющиеся результатом одного процесса преобразования, могут быть исходными для другого процесса. Совокупность данных, используемых всеми компонентами САПР, составляет информационный фонд САПР. Основная функция информационного обеспечения САПР - ведение информационного фонда, т. с. обеспечение создания, поддержки и организации доступа к данным. Таким образом, информационное обеспечение САПР есть совокупность информационного фонда и средств его ведения.
В состав информационного фонда САПР входят:
программные модули, которые хранятся в виде символических и объектных текстов. Как правило, эти данные мало изменяются в течение жизненного цикла САПР, имеют фиксированные размеры и появляются на этапе создания информационного фонда;
- исходные и результирующие данные, которые необходимы при выполнении программных модулей в процессе преобразования. Эти данные часто меняются в процессе проектирования, однако их тип постоянен и полностью определяется соответствующим программным модулем. При организации промежуточных данных возможны конфликтные ситуации в процессе согласования между собой данных различных типов;
нормативно-справочная проектная документация, включающая в себя справочные данные о материалах, элементах схем, унифицированных узлах и конструкциях. Эти данные, как правило, хорошо структурированы. К нормативно-справочной проектной документации относятся также государственные и отраслевые стандарты, руководящие материалы и указания, типовые проектные решения, регламентирующие документы;
- текущая проектная информация, отражающая состояние и ход выполнения проекта. Как правило, эта информация слабо структурирована, часто изменяется в процессе проектирования и представляется в форме текстовых документов.
При выборе способов ведения информационного фонда САПР важно сформулировать принципы и определить средства ведения информационного фонда, структурирования данных, выбрать способы управления массивами данных
Различают следующие способы ведения информационного фонда САПР: использование файловой системы; построение библиотек; использование банков данных; создание информационных программ- адаптеров.
Использование файловой системы и построение библиотек широко распространено в организации информационного обеспечения вычислительных систем, так как поддерживается средствами операционной системы. В приложениях к САПР эти способы применяют при хранении программных модулей в символических и объектных кодах, диалоговых сценариев поддержки процесса проектирования, начального ввода крупных массивов исходных данных, хранения текстовых документов. Однако они малопригодны для быстрого доступа к справочным данным, хранения меняющихся данных, ведения текущей проектной документации, поиска необходимых текстовых документов, организации взаимодействия между разноязыковыми модулями.
Техническое обеспечение САПР. Создание и использование компьютеров позволило значительно снизить трудоемкость и продолжительность вычислительных работ. Но в процессе проектирования изделий и технологических процессов доля собственно вычислительных работ не превышает 15%. Автоматизация проектирования потребовала выпуска специализированных средств САПР. Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования.
К техническому обеспечению САПР предъявляются следующие требования:
¦ удобство использования инженерами-проектировщиками, возможность оперативного взаимодействия инженеров с ЭВМ;
¦ достаточная производительность и объем оперативной памяти ЭВМ для решения задач всех этапов проектирования за приемлемое время;
¦ возможность одновременной работы с техническими средствами необходимого числа пользователей для эффективной деятельности всего коллектива разработчиков;
¦ открытость комплекса технических средств для расширения и модернизации системы по мерс совершенствования и развития техники;
¦ высокая надежность, приемлемая стоимость и т. д.
Удовлетворение перечисленных требований возможно только и условиях организации технического обеспечения r виде специализированной вычислительной сети, допускающей функционирование в нескольких режимах. Такое техническое обеспечение называют комплексом технических средств САПР.
Традиционная форма использования ЭВМ, сконцентрированных в вычислительном центре и работающих только в пакетном режиме, не годится для современных САПР. ЭВМ лишь тогда станет эффективным регулярно используемым инструментом проектирования, когда инженер сможет оперативно обращаться к машине и так же оперативно получать результаты решения. Поэтому в комплексе технических средств должна быть развита I'pynna внешних устройств ввода-вывода информации, причем должен быть включен как стандартный комплект внешних устройств ЭВМ, так и дополнительные устройства оперативного ввода- вывода информации, в том числе в графической форме. Этот комплект внешних устройств устанавливается в помещении проектного подразделения и называется автоматизированным рабочим местом (АРМ) проектировщика Состав АРМ зависит от характера задач, решаемых в проектном подразделении.
В АРМ могут входить следующие устройства: запоминающие устройства на магнитных дисках (НМД); видеомониторы или графические дисплеи; плоттеры или графопостроители (перьевые, струйные, электростатические); кодировщик графической информации (считыватель координат) или сканеры; принтеры (матричные, струйные, лазерные, цветные лазерные), модемы.
Наличие в одной САПР многих АРМ, возможности одновременной работы на аппаратуре АРМ нескольких пользователей и размещения АРМ на территориях проектных подразделений диктуют необходимость иерархического построения комплекса технических средств с выделением в нем по крайней мерс двух уровней ЭВМ. На высшем уровне находится одна или несколько ЭВМ большой производительности. Эти ЭВМ составляют центральный вычислительный комплекс (ЦВК), предназначенный для решения сложных задач проектирования, требующих больших затрат машинных времени и памяти. На низшем уровне находятся входящие в АРМ мини-ЭВМ (персональные компьютеры). Мини- ЭВМ в АРМ управляет работой комплекта внешних устройств, обменом информацией между АРМ и ЦВК; решает сравнительно несложные по затратам машинных времени и памяти проектные задачи.
С увеличением возможностей современных высокопроизводи- гельных компьютеров, базирующихся на двухъядерных процессорах, возможно построение САПР на базе 1-2 компьютеров.
Лингвистическое обеспечение САПР. Основу лингвистического пбеспечения САПР составляют специальные языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения - языки общения человека с компьютером. Проблемно-ориентированные языки проектирования аналогичны алгоритмическим языка программирования (ФОРТРАН, ПЛ/1 и др.). В одних случаях проблемно-ориентированные языки строят таким образом, что описание любой задачи или задание на ее решение в основном содержит оригинальные термины физического и функционального содержания. Переход от физического и функционального описания задачи к программам для компьютера реализуется далее автоматически с помощью транслятора. В других случаях, например при решении геометрических задач инженерного типа, проблемно-ориентированные языки соединяет в себе средства алгоритмического языка высокого уровня для решения вычислительных математических задач и специальные языковые средства моделирования геометрических объектов. Транслятор алгоритмического языка высокого уровня дополнен необходимыми специальными программами.
Методическое обеспечение САПР. Под методическим обеспечением САПР понимают входящие в ее состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Причем документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав методического обеспечения. Так как документы методического обеспечения носят в основном инструктивный характер и их разработка является процессом творческим, то о специальных способах и средствах реализации данного компонента САПР говорить нс приходится.
Организационное обеспечение САПР. Стандарты по САПР требуют выделения в качестве самостоятельного компонента организационного обеспечения, которое включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования.
Функции сквозного проектирование будут осуществляться только при наличии и взаимодействии перечисленных средств автоматизированного проектирования.
Лекция 5 Программно-методические комплексы
Системное единство САПР обеспечивается наличием комплекса взаимосвязанных моделей, определяющих объект проектирования в целом, а также комплексом системных интерфейсов, осуществляющих указанную взаимосвязь. Системное единство внутри проектирующих подсистем обеспечивается наличием единой информационной модели той части объекта, проектное решение по которой должно быть получено в данной подсистеме.
Формирование и использование моделей объекта проектирования осуществляется комплексом средств автоматизации проектирования (КСАП) системы. Структурными частями КСАП системы являются различные комплексы средств, а также компоненты организационного обеспечения. Комплекс средств - это совокупность компонентов и/или комплексов средств, предназначенная для тиражирования и ориентированная на проектирование объектов определенного класса (вида, типа) и/или выполнение унифицированных процедур, используемая в соответствующих проектирующих или обслуживающих подсистемах САПР.
Комплексы средств подразделяют на комплексы средств одного вида обеспечения (технического, программного, информационного) и комбинированные.
Комплексы средств одного вида обеспечения содержат комплексы и/или компоненты одного вида обеспечения; комплексы средств комбинированные - совокупность комплексов и компонентов разных видов обеспечения. Комбинированные КСАП, относящиеся к продукции производственно-технического назначения, подразделяются на программно-методические и программно-технические.
Программно-методический комплекс (ПМК) представляет собой взаимосвязанную совокупность компонентов программного, информационного и методического обеспечений (включая компоненты математического и лингвистического обеспечений), необходимую для получения законченного проектного решения по объекту проектирования (одной или нескольким его частям или объекту в целом) или выполнения унифицированных процедур.
Программно-технический комплекс представляет собой взаимосвязанную совокупность ПМК с комплексами и (или) компонентами технического обеспечения.
Комплексы средств могут объединять свои вычислительные и информационные ресурсы, образуя локальные вычислительные сети подсистем или систем в целом.
Структурными частями комплексов средств являются компоненты следующих видов обеспечения: программного, информационного, методического, математического, лингвистического и технического.
Компоненты видов обеспечения выполняют заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый (или покупной) элемент САПР (например, программа, инструкция, монитор и т.п.). Эффективное функционирование комплекса средств автоматизации проектирования и взаимодействие структурных частей САПР всех уровней должно достигаться за счет ориентации на стандартные интерфейсы и протоколы связи, обеспечивающие взаимодействия комплексов средств.
Эффективное функционирование комплекса средств автоматизации проектирования должно достигаться за счет взаимосогласованной разработки компонентов, входящих в состав комплекса средств.
Комплексы средств автоматизации проектирования обслуживающих подсистем, а также отдельные программно-технические комплексы этих подсистем могут использоваться при функционировании всех подсистем.
Общесистемные ПМК включают в себя программное, информационное, методическое и другие виды обеспечений. Они предназначены для выполнения унифицированных процедур по управлению, контролю, планированию вычислительного процесса, распределению ресурса САПР и реализации других функций, являющихся общими для подсистем или САПР в целом.
Примеры общесистемных ПМК: мониторные системы управления функционированием технических средств, информационно-поисковые системы, системы управления базами данных, средства машинной графики, подсистема обеспечения диалогового режима и др.
Мониторные системы управления функционированием технических средств в САПР. Основными функция мониторных систем являются: формирование заданий и контроль пакета задач, требуемых и наличных ресурсов; права доступа к базе данных с установлением приоритета и номера очереди; обработка директив языка управления заданиями и задачами, а также реакция на прерывания с перехватом управления, анализом причин и их интерпретацией в терминах, понятных проектировщику; обслуживание потоков задач с организацией диалогового и интерактивно-графического сопровождения в условиях параллельной работы подсистем; управление проектированием в автоматических режимах с анализом качества исполнения проектных операций, проверкой критериев повторения этапа или продолжения маршрута, выбором альтернативных вариантов маршрута; ведение и оптимизация статистики эксплуатации системы; распределение ресурсов САПР с учетом приоритетов заданий, задач и подсистем, плановых заданий и текущих указаний и запросов; защита ресурсов и данных от несанкционированного доступа и непредусмотренных воздействий.