Лекция 7. Программное обеспечение САПР

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.

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.

ПП – 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-ориентированными) или объектно-независимыми (методо-ориентированными).

Объектно-независимые подсистемы ПО ориентированы на решение задач проектирования при наличии предварительно выполненной математической постановки. 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.