и графического моделирования.




5.1.Состав и структура системы автоматизированного проектирования процесса обработки КПЭ; место баз данных, алгоритмов оптимизации и прочих компонентов САПР;

При разработке, внедрении, эксплуатации любой САПР, в том числе и САПР ТП следует иметь в виду, что эта работа требует многогранного (всестороннего) подхода к данной проблеме. Поэтому необходимо рассматривать,по крайней мере, следующие виды обеспечения (по – другому стороны, грани) САПР:

· техническое;

· программное;

· методическое;

· математическое;

· информационное;

· лингвистическое;

· организационное.

Данные виды обеспечения САПР расположены здесь и рассматриваются ниже не в порядке их важности (приоритетности), а в порядке их перечисления.

 

5.2. Компьютерные средства проектирования и графического моделирования

Основу технического обеспечения САПР составляет, как правило, персональный компьютер. Конструктивно он представляет собой системный блок, состоящий из корпуса с блоком питания, в котором установлены: материнская плата с процессором, оперативной памятью, видеокартой (видеоплатой), при необходимости звуковой картой и сетевой картой; жесткий диск (винчестер); привод для компакт – дисков; привод для дискет. Кроме этого в состав компьютера обязательно входит монитор (дисплей), клавиатура, манипулятор «мышь». Это основные устройства компьютера. Кроме них применяются периферийные устройства: принтер, плоттер, звуковые колонки, микрофон, цифровой фотоаппарат, цифровая видеокамера.

Пример обозначения параметров компьютера:

Intel Pentium 4 – 1700 MHz/128 Mb DDR/40 Gb HDD/32 Mb Video/52x CD – ROM/FDD 1,44 Mb/Монитор 17’’/Клавиатура/Мышь.

Здесь: Intel Pentium 4 – тип процессора; 1700 MHz – его тактовая частота в мегаГерцах; 128 Mb – объем оперативной памяти в мегаБайтах; DDR – тип оперативной памяти; 40 Gb – объем винчестера в гегаБайтах; 32 Mb – объем видеопамяти (видеокарты); 52х CD – ROM – наличие и характеристика привода для компакт – дисков; FDD 1,44 Mb – наличие привода для дискет и объем дискеты; Монитор 17’’ – наличие монитора с размером экрана 17 дюймов по диагонали; Клавиатура/Мышь – наличие клавиатуры и мыши.

На практике в настоящее время широко применяются локальные вычислительные сети (ЛВС). Это принадлежащая одной организации коммуникационная система, связывающая различные аппаратные средства: компьютеры, принтеры, плоттеры. Слово «локальная» указывает на близость расположения компьютеров. Диапазон действия ЛВС колеблется от нескольких метров до 8 – 10 км.

ЛВС предоставляет пользователям следующие возможности:

· обмен информацией (сообщениями электронной почтой, файлами текстовых документов, чертежей и программ);

· разделение ресурсов компьютеров, т.е. совместное использование баз данных и программ, хранящихся на любом из компьютеров сети (либо на удаленном мощном компьютере – сервере с жестким диском большой емкости);

· вывод информации, например, на дорогостоящий лазерный принтер или плоттер, подключенный только к одному из компьютеров сети.

ЛВС состоит из следующих основных элементов:

· файлового сервера;

· рабочих станций;

· сетевой операционной системы;

· несущей среды (кабелей), сетевых карт и других аппаратных средств.

Сервер – это мощная ПЭВМ, на жестком диске которой хранятся прикладные программы, базы данных и т.д., необходимые для работы пользователей сети. Сервер, предназначенный только для обслуживания сетевых запросов, называется выделенным. При генерации (установке) сети можно сформировать и совмещенный сервер, на котором можно работать как на рабочей станции.

Рабочие станции – подключенные к сети ПЭВМ, на которых работают отдельные пользователи.

Каждая рабочая станция и сервер в ЛВС должны иметь специальное программное обеспечение: сетевую оболочку или операционную систему.

Кабель в ЛВС определяет физическую среду передачи информации. Существует три типа кабелей:

1. Витая пара (физически этот кабель состоит из четырех витых пар в оплетке, одна пара используется для передачи информации в одном направлении, вторая – в другом направлении, две оставшиеся пары предназначены для передачи служебных сообщений по сети, на практике иногда они не используются).

2. Коаксиальный (типа телевизионного).

3. Волоконно – оптический (физически это кварцевая нить в полимерной оплетке, оплетка предназначена для придания гибкости кабелю; передача информации по кабелю производится световыми излучениями с разной длиной волны, за счет чего образуется ряд информационных каналов).

Скорость передачи информации – важнейший показатель эффективности сети, она измеряется в Мбит/с, Гбит/с. Скорость передачи информации по витой паре составляет от 10 до 100 Мбит/с, по коаксиальному кабелю – от 0,5 до 10 Мбит/с, по волоконно – оптическому теоретически – сотни Гбит/с, практически – около 2 Гбит/с (за счет более низкой пропускной способности приемных и передающих устройств).

Сетевые карты физически могут быть встроены в материнскую плату или устанавливаться в разъемы системного блока компьютера. Их тип определяется выбранной топологией сети.

В ЛВС компьютеры располагаются сравнительно недалеко друг от друга. Для связи на большом расстоянии можно использовать аппаратуру обычных телефонных линий, которая, правда, поддерживает относительно низкую скорость передачи информации. Дополнительным устройством при этом является модем. Когда с компьютера информация передается по телефонной линии, передаваемые сигналы подвергаются мод уляции, а когда принимается – дем одуляции. Отсюда название – модем. Назначение модема – замена двоичного сигнала компьютера (сочетания 0 и 1) аналоговым сигналом с частотой, соответствующей рабочему диапазону телефонной линии.

Конструктивно модем – это печатная плата, вставляемая в компьютер или присоединяемая к нему, связанная с кабелем, подключаемым к телефонной розетке.

Телефонные сети начинают переводиться на цифровые сигналы, совместимые с сигналами компьютеров. Поэтому необходимость в модемах в перспективе отпадет.

 

5.3. Программное обеспечение САПР

Программное обеспечение (ПО) САПР – совокупность машинных программ и сопутствующих им эксплуатационных документов, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования.

ПО подразделяется на общее и прикладное (специальное). В свою очередь, общее ПО можно подразделить на общесистемное программное обеспечение и языки (среды, студии) программирования.

Общесистемное ПО служит для организации функционирования технических средств. Его основу составляет операционная система.

Операционная система – это комплекс программ, который загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает прикладные программы на выполнение и т.д.

Зачем нужна операционная система? Основная причина заключается в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления его ресурсами – это операции очень низкого уровня. Поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из сотен и тысяч таких элементарных операций.

Например, накопитель на магнитных дисках «понимает» только такие элементарные операции, как включить/выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр и т.д. И даже для выполнения такого несложного действия, как копирование файла с дискеты на винчестер или наоборот, необходимо выполнить большое количество элементарных операций. Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы с компьютером.

Персональные компьютеры ранее работали под управлением операционной системы MS DOS фирмы Microsoft Corp. Для еще большего упрощения работы с компьютером раньше применялись операционные программы («оболочки») такие, как Norton Commander и DOS Navigator. В настоящее время используются Windows Commander, FAR manager. Но необходимости в них большой нет, т.к. такие операции, как создание каталогов (папок), копирование файлов и т.д. легко выполняется и средствами операционной системы типа Windows, под управлением которой работают большинство современных персональных компьютеров. Версии этой операционной системы: Windows 3.1, Windows 3.11, Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows XP.

Операционная система типа Windows предоставляет следующие возможности для программистов:

1. Независимость программ от внешних устройств. DOS – программа может работать с аппаратными средствами компьютера (монитором, клавиатурой, принтером и т.д.) непосредственно, минуя DOS. Windows – программа может обращаться к внешним устройствам только через Windows. Это снимает с программиста проблему обеспечения совместимости с конкретными внешними устройствами, т.к. ее берет на себя Windows. Поэтому любая Windows – программа может работать с любым внешним устройством, если с ним может работать Windows. Программы (драйверы) для поддержки наиболее распространенных устройств входят в Windows, а для остальных устройств – поставляются вместе с этими устройствами.

2. Наличие средств для построения пользовательского интерфейса. В Windows входят все необходимые средства для построения пользовательского интерфейса: окон, меню, запросов, списков и т.д. При этом стиль пользовательского интерфейса практически стандартен и считается одним из лучших.

3. Доступность всей оперативной памяти. В отличие от MS DOS средства управления оперативной памятью Windows обеспечивают доступность всей оперативной памяти компьютера (а не только ее части), что облегчает создание больших программ.

Другие возможности: обмен данными между приложениями Windows, организация встроенных справочных программ и т.д.

Для пользователей Windows предоставляет следующие возможности:

1. Единый пользовательский интерфейс. Т.к. Windows предоставляет программисту все необходимые средства для создания пользовательского интерфейса (окон, меню и т.д.), то программисты пользуются ими, а не изобретают собственные средства. Вследствие этого пользовательский интерфейс Windows – программ в значительной степени унифицирован, и пользователям не требуется изучать для каждой программы новые принципы организации взаимодействия с этой программой.

2. Многозадачность. Windows обеспечивает возможность одновременного выполнения нескольких программ, переключения с одной задачи на другую, управления приоритетами выполняемых программ.

3. Поддержка мультимедиа. При подключении соответствующих устройств Windows может воспринимать звуки от микрофона, компакт – диска, изображения от цифрового фотоаппарата, цифровой видеокамеры или с компакт – диска, выводить звуки на колонки или в наушники, выводить на экран монитора движущиеся изображения.

Другие возможности: совместимость с DOS – приложениями, удобство поддержки устройств, поддержка масштабируемых шрифтов и т.д.

Для создания программ используются языки (среды, студии) программирования.

 

 

ЛЕКЦИЯ 6

Тема 2.3. Базы данных, алгоритмы оптимизации компоненты САПР

Организация информационного фонда на ЭВМ с использованием баз данных (БД) применяется во многих современных САПР ТП.

База данных – совокупность структурированных данных, используемых многими прикладными программами и хранящихся с минимальной избыточностью.

Система управления базой данных (СУБД) – программный комплекс, обеспечивающий создание структуры, ввод, модификацию, удаление и поиск данных.

Иногда используется понятие банка данных (БнД), под которым понимается совокупность БД и СУБД.

Самой распространенной в настоящее время является СУБД Microsoft Access 2002, которая является одним из продуктов пакета Microsoft Office XP.

 

Основные требования, предъявляемые к базам данных

 

К базам данных предъявляется ряд требований, среди которых можно выделить следующие основные требования:

1. Минимальная избыточность. Каждый элемент данных вводится в БД один раз и хранится в единственном экземпляре. При вводе данных СУБД выполняет проверку на дублирование. Этим достигается экономия внешней памяти и надежность информации.

2. Независимость. Модификация данных и изменения, вносимые в их структуру в связи с появлением новых пользователей и новых запросов, не должны отражаться на программах пользователей.

3. Целостность данных:

o логическая (СУБД должна защищать БД от некорректных действий пользователей путем восстановления состояния БД на момент, предшествующий ошибочной операции);

o физическая (защита носителей информации – дисков – от сбоев путем дублирования, например, двумя параллельно работающими зеркальными дисками).

4. Секретность. Пользователи должны работать только с теми данными (фрагментами данных), к которым им разрешен доступ.

Основные понятия и основы проектирования баз данных

Начнем с определения понятия «данные». Итак, данные – это информация, представленная в определенной форме, пригодной для хранения и обработки на ЭВМ. Можно дать и другое определение: данные – это представленные в цифровом виде сведения о некоторых объектах окружающего нас мира (об объектах интересующей нас предметной области).

При создании любой БД разрабатывается модель данных. При этом интересующая пользователей БД информация существует в двух представлениях:

1. Логическое представление данных.

2. Физическое представление данных на носителе информации (диске).

Логическое представление отражает структуру данных. Модель не содержит конкретных значений. Она только описывает их структуру. В дальнейшем структура остается неизменной, а данные могут меняться при вводе и редактировании информации в БД.

Для определения модели используются следующие понятия:

· объект;

· атрибут;

· экземпляр;

· ключ.

В дальнейшем мы укажем на соответствующие этим понятиям понятия, используемые при описании физического представления данных и понятия, принятые в СУБД Microsoft Access.

Объект представляет собой то, о чем накапливается информация в БД, например «сверло», «зенкер», «резец» и т.д.

Атрибуты – это интересующие пользователя характеристики объекта. Например, для объекта «сверло» - это «обозначение», «диаметр», «длина общая» и т.д.

Экземпляр объекта – совокупность значений атрибутов, описывающих конкретную его реализацию. В нашем случае это строка таблицы.

Ключ – это атрибут, значение которого однозначно определяет экземпляр. Так в БД по сверлам (см. ниже) ключом может служить атрибут «обозначение», т.к. значение этого атрибута не дублируется ни в одной строке (экземпляре). Другие атрибуты не могут быть ключом, потому что могут принимать одинаковые значения для разных экземпляров. Например, вполне возможны два сверла с одинаковой длиной, хотя и разного исполнения.

При описании физического представления данных, а также в терминологии СУБД Microsoft Access понятию «атрибут» соответствует понятие «поле» (столбец таблицы). Понятию «экземпляр» соответствует понятие «запись» (строка таблицы). Объекту соответствует фрагмент файла данных или файл данных целиком.

База данных, состоящая из набора связанных между собой двумерных (плоских) таблиц, называется реляционной базой данных. Данные в этих таблицах организованы таким образом, чтобы обеспечить объединение разнородной информации, исключить ее дублирование, а также предоставить оперативный доступ к имеющимся сведениям и эффективное сопровождение базы данных в целом.

Реляционные СУБД используют реляционную модель данных, предложенную в 1970 году Э.Ф.Коддом. Если говорить упрощенно, то Кодд показал, что набор двумерных таблиц при соблюдении определенных ограничений может быть использован для хранения данных об объектах реального мира и моделирования связей между ними. В терминологии Кодда такие таблицы называются отношениями (англ. relation), вот почему подобная база данных называется реляционной.

В реляционной базе данных, в частности, реализованной в СУБД Microsoft Access, для однозначного распознавания экземпляра объекта подобно приведенному выше понятию «ключ» вводится уникальный идентификатор – первичный ключ. Первичный ключ – это уникальная характеристика для каждой записи в пределах таблицы. Первичный ключ таблицы помимо однозначной идентификации записей позволяет реализовать и связи между таблицами. Благодаря связям информация из одной таблицы становится доступной для другой. Связи устанавливаются за счет того, что в разных таблицах присутствуют поля с одинаковыми значениями.

Ввиду того, что львиная доля работы по проектированию технологических процессов приходится на работу с данными и при этом перерабатывается очень большое количество информации, ряд САПР ТП построено на основе имеющихся СУБД. Это значительно облегчает создание прикладного программного обеспечения САПР. Так, например, САПР ТП «Техно/Про» построена на базе уже упоминавшейся СУБД Microsoft Access. Информация об этом мощном приложении изложена в специальной литературе и требует отдельного изучения, что не входит в рамки данной дисциплины. Отметим только, что физическое представление данных на диске в данной СУБД организуется в виде одного общего файла, файла базы данных, который имеет расширение.mdb.

 

Лекция 7

Тема 3.1. Элементы математики: булева алгебра, свойства множеств. Математическое описание основных физических процессов, протекающих при обработке КПЭ;

 

Лекция 8

Тема 3.2. Статическое и физическое моделирование в САПРе; динамическая, информационная, логическая модели процесса проектирования. Моделирование физических процессов.

 

 

ЛЕКЦИЯ 9

Тема 3.3. Кибернетические модели процесса проектирования технологии обработки концентрированными потоками энергии.

Общие вопросы автоматизации проектирования технологии обработки.

Математическое моделирование при автоматизированном проектировании



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: