Виды обеспечений САПР: методическое, математическое, лингвистическое и программное виды обеспечения
10.4. Программное обеспечение САПР
Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для автоматизированного проектирования. Физически в состав ПО входят:
- документы с текстами программ;
- программы, записанные на машинных носителях информации;
- эксплуатационные документы.
ПО конкретной САПР включает в себя программы и документацию для всех типов ЭВМ, используемых в данной САПР.
Составляющие программного обеспечения САПР, а также требования к его разработке и документированию установлены государственными стандартами.
ПО САПР подразделяется на общесистемное и специализированное.
Общесистемное ПО содержит набор программных средств, которые предназначены для повышения эффективности использования вычислительных комплексов САПР и производительности труда персонала, обслуживающего эти комплексы. К функциям общесистемного ПО относятся:
- управление процессом вычислений;
- ввод, вывод и частично обработка информации;
- диалоговая взаимосвязь с пользователем в процессе проектирования;
- решение общематематических задач;
- хранение, поиск, сортировка, модификация данных, необходимых при проектировании, защита их целостности и защита от несанкционированного доступа;
- контроль и диагностика работы вычислительного комплекса.
Три первые и последняя из указанных функций реализуются в современных вычислительных комплексах на базе операционных систем (ОС), т. е. комплекса программ, управляющих ходом выполнения рабочих программ и использованием всех ресурсов вычислительного комплекса (ВК).
Для решения общематематических задач в состав общесистемного ПО включают соответствующие библиотеки стандартных программ. Для хранения и использования различных данных создаются специальные системы управления базами данных (СУБД).
Конкретный состав общесистемного ПО зависит от состава технических средств вычислительного комплекса САПР и устанавливаемых режимов обработки информации на этом комплексе.
Специализированное ПО включает в себя прикладные программы и пакеты прикладных программ (ППП), основной функцией которых является получение проектных решений.
Специализированное ПО САПР создается с учетом организации и возможностей общесистемного программного обеспечения. В целом состав и структура ПО определяются составом и структурой САПР и ее подсистем.
С развитием и совершенствованием вычислительной техники (ВТ) все большее значение приобретает такой компонент общесистемного программного обеспечения, как операционная система. Возможности, предоставляемые современными вычислительными комплексами, в большей степени определяются их операционными системами, чем техническими устройствами.
Операционные системы организуют одновременное решение различных задач на В Т, динамическое распределение каналов передачи данных и внешних устройств между задачами, планирование потоков задач и последовательности их решения с учетом установленных приоритетов, динамическое распределение памяти вычислительного комплекса, обеспечивают работу в различных режимах (с фиксированным и переменным числом задач в интерактивном режиме).
Операционные системы постоянно совершенствуются, развиваются, создаются новые ОС для новых поколений или семейств ВТ.
Операционные системы включают в себя программы двух групп (рис. 10.2):
- обрабатывающие программы, составляющие подсистему подготовки программ пользователя (внешнее программное обеспечение);
- управляющие программы, образующие группу исполнения программ пользователя (внутреннее программное обеспечение).
К обрабатывающим программам относятся трансляторы с алгоритмических языков, библиотеки стандартных программ и системные обслуживающие программы.
Группа управляющих программ включает в себя программы управления задачами, заданиями и данными.
Программа управления задачами (супервизор, диспетчер, монитор, резидентная программа) находится в оперативной памяти и выполняет все необходимые диспетчерские функции - переключение с выполнения одной программы на другую, распределение ресурсов времени и оперативной памяти между программами. Супервизор реализует мультипрограммный режим работы ЭВМ, или режим разделения времени.
Программы управления заданиями выполняют интерпретацию директив языка управления заданиями: ввод, трансляция, загрузка в память ЭВМ, решение, вывод информации.
Программы управления данными обеспечивают поиск, хранение, загрузку в оперативную память и обработку файлов.
Прикладное программное обеспечение представляют пакеты прикладных программ (ППП) для выполнения различных проектных процедур. Они разрабатываются на основе единого внутреннего представления графической и текстовой информации, единого входного языка, строятся по модульному принципу и ориентированы на использование непрограммистом-проектировщиком.
Различают несколько типов ППП в зависимости от состава пакета. Пакеты прикладных программ простой структуры характеризуются наличием только обрабатывающей части - набора функциональных программ (модулей), каждая из которых предназначена для выполнения только одной проектной процедуры. Объединение нужных модулей осуществляется средствами операционной системы ЭВМ.
Пакеты прикладных программ сложной структуры и программные системы появились в результате развития прикладного программного обеспечения. В первых из них имеется собственная управляющая часть - монитор ,во вторых, кроме того, - языковой процессор с проблемно-ориентированным входным языком. Программные системы вместе с соответствующим лингвистическим и информационным обеспечением называют программно-методическими комплексами САПР.
Управляющая часть программного обеспечения имеет иерархическую организацию, и в общем случае в ней можно выделить различные уровни: уровень операционных систем вычислительной сети, операционных систем отдельных ЭВМ, мониторных систем САПР и мониторов отдельных ППП.
Основные функции управляющей части: связь с пользователем в режиме диалога, планирование вычислительного процесса, распределение вычислительных ресурсов, динамическое распределение памяти и другие.
С развитием и совершенствованием вычислительной техники (ВТ) все большее значение приобретает такой компонент общесистемного программного обеспечения, как операционная система. Возможности, предоставляемые современными вычислительными комплексами, в большей степени определяются их операционными системами, а не техническими устройствами.
Операционные системы организуют одновременное решение различных задач на В Т, динамическое распределение каналов передачи данных и внешних устройств между задачами, планирование потоков задач и последовательности их решения с учетом установленных приоритетов, динамическое распределение памяти вычислительного комплекса, обеспечивают работу в различных режимах (с фиксированным и переменным числом задач в интерактивном режиме).
Операционные системы постоянно совершенствуются, развиваются, создаются новые ОС для новых поколений или семейств ВТ .
Системное программное обеспечение включает программы, осуществляющие управление, контроль и планирование вычислительного процесса, распределение ресурсов, ввод/вывод данных и другие операции в подсистемах САПР. Его подразделяют на две части. Первая часть - общесистемное ПО,которое представлено операционными системами.Они используются в САПР. Другая часть - базовое программное обеспечение,включающее программы обслуживания подсистем САПР (мониторные системы, СУБД, графические и текстовые редакторы).
К программному обеспечению предъявляются следующие требования:
- экономичность (эффективность по быстродействию и затратам памяти);
- удобство использования, применение простых проблемно-ориентированных языков;
- наличие средств диагностики ошибок пользователя;
- надежность и правильность получения результатов проектирования;
- универсальность по отношению к тем или иным ограничениям решаемых задач;
- открытость (адаптируемость) относительно внесения изменений в процессе эксплуатации программ;
- сопровождаемость, характеризующая работоспособность программ при внесении изменений в них;
- мобильность при перестройке программ с ЭВМ одного типа на ЭВМ другого типа.
Программное обеспечение целесообразно разрабатывать на основе принципов модульности и иерархичности. Операционная система является основным компонентом системного программного обеспечения САПР.
Принципы модульности и иерархичности позволяют организовать коллективную параллельную разработку различных частей программного обеспечения, создавать открытые программные системы, облегчают их комплексную отладку и информационное согласование.
Выделяют системный уровень разработки прикладного программного обеспечения, уровень прикладных программ и уровень подпрограмм (модулей).
Связи между отдельными программными модулями могут быть реализованы по управлению, информации, размещению и воздействию.
Связи модулей по управлению могут быть двух типов: последовательные связи между модулями без возврата в предыдущий модуль и иерархические связи с подчиненностью модулей различных уровней.
Связи модулей по информации проявляются в передаче числовых массивов в несколько модулей пакета. Этот аспект взаимодействия модулей затрагивает проблемы построения информационного обеспечения САПР.
Связи модулей по размещению указывают группы модулей, одновременно размещаемых в оперативной памяти на различных этапах проектирования.
Связи модулей по воздействию отражают такие воздействия одних программ на другие, которые приводят к изменению самих программ, например, воздействие языковых процессов на рабочие программы. Внутри рабочих программ связи модулей по воздействию стараются исключить.
Контрольные вопросы
- Что включает в себя методическое обеспечение САПР?
- Входят ли в состав методического обеспечения документы, посвященные созданию САПР?
- На основе чего создаются компоненты методического обеспечения?
- Что составляет основу математического обеспечения САПР?
- Назовите языки лингвистического обеспечения САПР.
- Для чего служат языки программирования?
- Для чего служат языки проектирования?
- Для чего служат языки управления?
- Что называется исходной программой?
- Каково назначение исходной программы?
- Каково назначение языкового процессора?
- Что называется трансляцией?
- Что называется ассемблером?
- Что представляет собой ПО САПР?
- Перечислите документы, которые входят в состав ПО САПР.
- Какова структура общесистемного ПО?
- Охарактеризуйте классы системного ПО.
- Приведите примеры операционных систем для ПЭВМ. Какие функции выполняет ОС?
- Приведите основные характеристики и примеры прикладного программного обеспечения САПР РЭС.
- Какие функции выполняет программа управления задачами?
- Какие функции выполняет программа управления заданиями?
- Что представляет собой ППП?
- Что называется программно-методическим комплексом САПР?