Основные компоненты программного обеспечения САПР
Структура ПО САПР зависит от следующих факторов:
- предметная область, аспекты и уровни создаваемых с помощью ПО описаний проектируемых объектов;
- степень автоматизации отдельных проектных операций и процедур;
- архитектура и состав технических средств, режим функционирования;
- ресурсы, отпущенные на разработку ПО.
Рассмотрим вариант организации одноуровневой САПР (рис.8.1).
Программное обеспечение САПР может быть разделено на проектирующие и обслуживающие подсистемы.
К обслуживающим подсистемам ПО относятся: диалоговая ДП;
СУБД; инструментальная подсистема; монитор - обеспечивающий взаимодействие всех подсистем и управление их выполнением.
Диалоговая подсистема ПО организует интерактивное взаимодействие пользователя САПР с управляющей и проектирующими подсистемами ПО, подготовку и редактирование исходных данных, просмотр результатов проектирующих подсистем, функционирующих в пакетном режиме.
 |
ПП1 ПП2 ...... ПП3
ПИМГ МОНИТОР
ДП СУБД ИП
Рис.8.1.Структура специального программного обеспечения САПР:
Ппi-проектирующая подсистема;
ДП-диалоговая подсистема;
ИП - инструментальная подсистема;
СУБД- система управления базой данных;
ПИМГ - система интерактивной машинной графики
Подсистема управления базами данных (СУБД) реализует единообразный доступ к общей базе данных САПР. Назначение БД:
- хранение сведений нормативно- справочного характера;
- хранение результатов выполнения этапов текущего проекта;
- обеспечение информационной согласованности различных подсистем САПР.
Инструментальная подсистема программирования, основу которой составляет генератор прикладных программ, синтезирующий новые программы из унифированных модулей и программ разработанных пользователем, необходима для обеспечения открытости ПО САПР. Генератор прикладных программ включает в себя также средства автоматической разработки трансляторов для входных языков проектирующих подсистем САПР.
Проектирующие подсистемы ПО могут быть объектно-зависимыми(проблемно-ориентироваными) или объектно-независимыми(методо-ориентироваными).
Объектно-независимые подсистемы ПО ориентированы на решение задач проектирования при наличии предварительно выполненной математической постановки(например, подсистема структурно параметрической идентификации - ПАРИС, подсистема решения уравнений в частных производных или обыкновенных диф.уравнений и др.). Объектно-независимые подсистемы составляют основу для генерации проблемно-ориентированных подсистем САПР.
Проектирующими подсистемами ПО САПР могут быть простые программы, ориентированные на узкий класс объектов и использующих аналитические модели. Но чаще проектирующие подсистемы ПО представляют собой универсальные пакеты прикладных программ сложной структуры, обладающие своими мониторами, локальными БД и СУБД.
Подсистема интерактивной машинной графики (ПИМГ) занимает промежуточной место между проектирующими и обслуживающими подсистемами ПО САПР. С одной стороны, средства машинной графики обслуживают ряд проектирующих подсистем(например, для наглядного представления информации в виде графиков, гистограмм), а с другой стороны они входят во многие подсистемы конструкторского проектирования как основная часть.
Монитор САПР
Управление ходом вычислительного процесса и координация взаимодействия подсистем САПР осуществляется монитором. В рамках пакетов ПП аналогичные функции решаются локальными мониторами.
В функции мониторов входят:
- прием и интерпретация обращенных к ним команд пользователя;
- загрузка и активизация компонентов ПО, организация маршрутов их выполнения;
- установления взаимодействия между подсистемами;
- динамическое распределение памяти;
- обработка прерываний от дисплея пользователя;
- сервисные функции(регистрация пользователей, сбор статистики, обработка сбоев системы и др.);
Язык управления монитором САПР достаточно прост, в его основе лежат команды вызова необходимых подсистем ПО САПР и задания им управляющих параметров, а также команды, описывающие способ информационного обмена между подсистемами(через ОЗУ, через внешнюю память или БД). Средства этого языка должны составлять макрокоманды, определяющие маршруты выполнения проектирующих подсистем ПО САПР.
В общем случае загруженные проектирующие подсистемы ПО могут функционировать либо как обычные подпрограммы, подчиненные управляющей подсистеме ПО, либо как параллельные выполняемые подзадачи, способные соревноваться между собой и монитором за управление.
Взаимодействие подсистем
Взаимодействие управляющей подсистемы ПО и мониторов проектирующих пакетов осуществляется через стандартный интерфейс, представляющий собой формальные правила передачи фактических параметров.
В проектирующие подсистемы ПО передаются:
- параметры, задающие режим функционирования;
- адреса точек входа в обслуживающие подсистемы ПО;
- адреса динамически распределенных областей памяти, предназначенных для информационного обмена между различными подсистемами ПО.
Каждый проектирующий пакет, входящий в САПР, имеет паспорт, хранящийся в базе данных САПР. Паспорт содержит следующие сведения о проектирующем пакете:
- размер занимаемой области ОЗУ;
- имена требуемых обслуживающих подсистем;
- имена режимных параметров и их значения по умолчанию;
- имя языка программирования, в стандарте которого пакет использует представление структур данных;
- местонахождение в пакете обработчика прерываний от дисплея пользователя;
- указатели на возможные способы обмена информацией с другими проектирующими подсистемами ПО(ОЗУ, СУБД, файловая система).
Монитор САПР, получив команду на активизацию какой-либо проектирующей полсистемы ПО, считывает из базы данных ее паспорт, проверяет корректность команды и возможность загрузки подсистемы.
Далее он помещает в ОЗУ необходимые обслуживающие подсистемы, проектирующую подсистему, а затем в строгом соответствии с данными из паспорта строится обращение к этой подсистеме.
Важной функцией управляющей подсистемы САПР и мониторов проектирующих пакетов является динамическое распределение памяти, необходимое всегда, когда пакет работает с данными переменного объема. Средства динамического распределения памяти- обязательные компоненты всех современных языков программирования.
для эффективной работы коллектива пользователей необходим множественный доступ к САПР. Эту проблему решает режим разделения времени, реализуемый с помощью ПО ОС ЭВМ.
[NN8] Лекция 8. УРОВНИ, АСПЕКТЫ И ЭТАПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ