5. Информационное обеспечение сапр

Для эффективного функционирования ПО САПР необходима соответствующая организация данных, которая основана на модели объекта проектирования (внутримашинное представление) и может быть реализована средствами банка данных.

Под организацией данных в САПР в широком смысле понимают управление данными в процессе проектирования, а в узком смысле – моделирование структур данных и организацию их хранения.

Проблематика моделирования данных предполагает такое представление данных, которое наиболее адекватно отражает реальный мир, причем, только те характерные признаки и состояния объекта, которые существенны для процесса проектирования. Это позволяет выбрать формальные объекты, характеризующие организацию данных и их обработку. Под моделью данных понимают логическую связь собственно данных и алгоритмов их обработки.

Данные – это сведения о некоторых фактах, позволяющие делать определенные выводы. Синонимами понятия «данные» служат термины «информация», «сведения». Взаимосвязанные данные часто называют системой данных, а хранимые данные – информационным фондом. Основное назначение ИО – предоставлять пользователям САПР достоверную информацию в определенном виде.

Объектом считают любой предмет, событие или понятие, о которых приводятся данные. Все объекты характеризуются атрибутами. Например, такой объект как ЭВМ, можно характеризовать следующими атрибутами – скорость вычислений, емкость оперативной памяти, емкость жесткого диска числом процессоров, габаритами и т.п. Сведения, содержащиеся в каждом атрибуте, называют значениями данных.

Традиционно выделяют следующие уровни организации данных: бит, знак, поле, сегмент, запись, файл, база данных (БД).

Поле – это упорядоченная последовательность знаков. Поле имеет имя и значение определенной длины, причем имя может косвенно указывать на тип содержащегося в поле значения.

Сегмент состоит из нескольких полей, связанных логической зависимостью и имеет уникальное имя.

Запись состоит из нескольких полей или сегментов, число которых определяет размер записи, а состав – тип записи.

Файл или совокупность данных – это множество данных, упорядоченных по определенному признаку. Признак упорядочивания (ключ) служит для идентификации и структуризации записей массива. Каждый массив должен иметь уникальное имя. Тогда организация данных будет отражать связи между массивами или соответственно между типами записей данных. Ключ данных позволит осуществить прямую переадресацию в среде хранения данных.

Как правило, организация хранения данных сводиться к какой-либо структуре хранения данных – БД. БД – это совокупность специально организованных данных, рассчитанных на применение в большом количестве прикладных программ.

Основные требования к БД:

• Целостность данных – их непротиворечивость и достоверность.

• Организация БД должна обеспечивать согласование времени выборки данных прикладными программами с частотой их использования прикладными программами САПР.

• Универсальность, т.е. наличие в БД всех необходимых данных и возможности доступа к ним в процессе решения проектной задачи.

• Открытость БД для внесения в нее новой информации.

• Наличие языков высокого уровня взаимодействия пользователей с БД.

• Защищенность от взлома, т.е. невозможность несанкционированного доступа к информации и ее изменение.

• Оптимизация организации БД – минимизация избыточности данных.

Избыточность БД вызывается наличием разных форм представления одних и тех же данных, размножением части данных для дальнейшего использования прикладными программами, повторными записями одинаковых данных на различных физических носителях.

В зависимости от объема описываемой информации на логическом уровне различают внешнюю и внутреннюю модель данных.

Внешняя модель данных (логическая подсхема) – описывает структуру информации, относящейся к некоторой конкретной процедуре или к группе родственных проектных процедур.

Внутренняя логическая модель данных (логическая схема) объединяет все подсхемы БД.

По способам отражения связей между данными на логическом уровне различают модели – иерархическую, сетевую и реляционную.

Модель называют сетевой, если данные и их связи имеют структуру графа. Если структура отражаемых связей представляется в виде дерева, то модель называется иерархической. Представление данных в виде таблицы соответствует реляционной модели данных.

Одним из принципов построения САПР является информационная согласованность частей ее ПО, т.е. пригодность результатов выполнения одной проектной процедуры для использования другой проектной процедурой без трудоемкого преобразования пользователем. Отсюда вытекают следующие условия информационной согласованности:

• Использование программами одной и той же подсистемы САПР единой БД.

• Использование единого внутреннего языка для представления данных.

Программное обеспечение, которое позволяет прикладным программам работать с БД без знания конкретного способа размещения данных в памяти ЭВМ, называю СУБД. Эти методы работы с данными реализованы с помощью алгоритмов доступа, обработки и управления. Также СУБД представляет язык определения данных (ЯОД) и язык манипулирования данными (ЯМД). Под ЯМД понимают языки, определенные как расширение конкретного языка программирования или как самостоятельные языки, позволяющие обрабатывать прикладные данные путем включения в программы специальных команд.

ЯОД разделяются на языки, описывающие логическую и физическую структуры данных. С помощью физического ЯОД описывают размещение файлов в физической среде хранения, называемое описанием физической базы данных. Отображение логической структуры данных на физическую среду хранения достигается сопоставлением имен записей и полей данных, используемых в схеме БД с именами, описывающими физическую БД.

СУБД должна обеспечивать простоту физической реализации БД; возможность централизованного и децентрализованного управления БД; минимизацию избыточности хранимых данных; предоставление пользователю по запросам непротиворечивой информации; простоту разработки, ведение и совершенствования прикладных программ; выполнение различных функций.

СУБД реализует два интерфейса:

• между логическими структурами данных в программах и БД;

• между логической и физической структурами БД.

Тип организации СУБД определяется так же степенью структурированности записей в составе БД. Сильноструктурированная запись – запись, построенная в соответствии с фиксированным, заранее определенным форматом всех элементов описания. К таким данным, например, относятся сведения о микросхемах.

Фактографические СУБД – СУДБ, предназначенные для хранения сильноструктурированных записей. Однако не все данные могут быть сильноструктурированными. Например, в ТЗ на проектирование могут быть выделены лишь те элементы, соответствующие заголовку, году издания, организации-разработчику и т.п. такие записи называют слабоструктурированными, а соответствующие СУБД – документальными или информационно-поисковыми. В САПР находят применение СУБД обоих типов.