7. Технічні засоби сапр
Технічні засоби і узагальнене системне програмне забезпечення є інструментальною базою САПР. Вони утворюють фізичне середовище, в якому реалізуються інші види забезпечення САПР.
Технічні засоби в САПР вирішують задачі:
вводу вхідних даних опису об’єкта проектування;
відображення введеної інформації з метою її контролю та редагування;
перетворення інформації (зміни форми представлення даних, перекодування, трансляції, зміни структури даних та ін.);
збереження різної інформації;
відображення підсумкових та проміжних результатів рішення;
оперативного спілкування користувача з системою в процесі рішення задач.
Для рішення цих задач технічні засоби повинні включати процесори, оперативну пам’ять, зовнішні запам’ятовуючі пристрої, пристрої вводу – виводу інформації, технічні засоби машинної графіки, пристрої оперативного спілкування людини з ЕОМ та ін. Номенклатура технічних засобів, що входять в комплекс САПР, представлена на рис. 14.
Характеристики конкретної САПР значною мірою визначаються складом комплексу технічних засобів і програмного забезпечення, що повинні забезпечувати:
продуктивність САПР, достатню для рішення всіх проектних задач;
можливість оперативної взаємодії користувача з ЕОМ в процесі роботи;
прийнятний час реакції системи на запити користувача;
простоту освоєння, експлуатації та обслуговування технічних засобів;
відкритість технічних засобів для ре конфігурації та подальшого розвитку.
Рис. 7.1. Склад технічних засобів САПР.
8. Програмне забезпечення машинної графіки
Програмне забезпечення являє собою набір програм, написаних так, щоб зробити їх зручними для користувача, який працює з системою машинної графіки. Цей набір включає програми для формування зображення на екрані дисплея, для маніпулювання зображенням, для виконання різного роду взаємодій між користувачем і системою. Крім програм графіки можуть бути включені додаткові програми, які реалізують деякі додаткові функції САПР. До їх числа можна віднести програми аналізу конструкцій /наприклад, методом кінцевих елементів та моделювання/ і програми планування виробництва /наприклад, програма автоматизованого планування виробництва та програмного управління/.
Історія та стан питання.
Початковий період / І963-І970 pp./
Хоч перша електронно-променева трубка призначена для ЕОМ була застосована ще в 1952 p., пройшло ще 10 років /І963/ до появи першого реального ефективного пакета програмного забезпечення машинної графіки, розробленого Сазерлендом. В тому ж році був опублікований і перший алгоритм знищення невидимих ліній. Були сформульовані основні поняття, зв’язані з процесом малювання відрізка, і в 1965 році Брезенем опублікував набір алгоритмів, що дозволяли створювати малюнки на цифровому графопобудовувачі. Але найбільший стрибок в данному періоді відбувся 1967 році, коли вперше були продемонстровані складні поверхні, введені поняття освітленості та затемнення, розроблені методи опису та моделювання. Завершення данного періоду відмічено важливими віхами: поява алгоритму усунення невидимих частин, запропонованих для векторного малюнку. В цей же час появляються і перші растрові кольорові дисплеї.
Другий період /1971-1978 /
Він характеризується двома головними тенденціями, одна з яких була направлена на покращання і подальший розвиток базових технічних засобів, а друга - на те, щоб виявити основні концепції. В рамках першого напрямку більша частина робіт відноситься до покращання візуальної якості зображення. Серед таких робіт можна відмітити метод “згладжування” поверхонь, який запропонував Гуро, моделювання ефекту освітлення, генерування текстур, рельєфів, багаточисельні методи апроксимації та представлення складних поверхонь.
Широке різноманіття програмних методів в той же час визвало появу робіт, направлених на виділення базових концепцій різних операцій. В 1974 p. була зроблена спроба класифікації алгоритмів усунення невидимих ліній.
Стосовно обладнання, прогрес в області великих інтегральних схем та успіхи в розвитку мікропроцесорів вчинили великий вплив на розробку кольорових растрових дисплеїв, які виникли із:
- збільшенням об’єму пам’яті та швидкості обробки;
- використанням процесорів, призначених для виконання специфічних задач, таких як заповнення контурів або особливих об’єктів, таких як сфера;
- розробкою відеокомплексів, зібраних в одному блоці, які забезпечують управління пам’яттю зображення, генерацію символів та ін.
Сучасний період /починаючи з 1979 p./
Найбільш примітна тенденція полягає в пошуках програмних або апаратних засобів покращення техніко-експлуатаційних характеристик та використання їх для все більш специфічних застосувань, таких, як :
- розробка паралельних архітектур, що грунтуються на елементах з жорсткою логікою;
- методи перетворень зображень /повороти, перспектива та ін./;
- моделювання відображення світла від об’єктів з метою покращання їх реалістичності;
- адаптація методів для специфічного застосування;
- використовування відеотехніки мікширування, врізка зображень, запис на відеодисках.
Окрім цього були проведені дослідження деяких спеціальних питань:
- перетворення та сприйняття кольорових просторів;
- класифікація та порівняння алгоритмів усунення невидимих ліній, а також елементарних алгоритмів синтеза зображень;
- розпаралелення алгоритмів в відповідності з заданими критеріями.
Правила, якими необхідно керуватись при розробці програмних засобів графіки.
1. Простота. Програми і засоби машинної графіки повинні бути простими в користуванні.
2. Несуперечливість. З точки зору користувача програми пакету повинні функціонувати узгоджено.
3.Повнота. В наборі графічних функцій не повинно бути суттєвих прогалин.
4. Стійкість. Система графіки повинна бути стійкою для незначних помилок оператора.
5. Продуктивність. Програмні засоби повинні забезпечувати максимально можливу продуктивність в рамках обмежень, що накладають апаратні засоби. Програми графіки повинні бути ефективними, а час реакції повинен бути малим.
6. Економічність. Програми графіки не повинні бути великими та дорогими.
Структура програмного забезпечення графічних систем.
В процесі роботи користувача з графічною системою проводяться різні дії, які можна поділити на три категорії:
1. Взаємодія з графічним терміналом з метою отримання та зміни зображення на екрані.
2. Конструювання моделі деякого фізичного об’єкта з зображення на екрані. Подібні моделі називають прикладними моделями.
3. Введення сконструйованої моделі в оперативну пам’ять ЕОМ або в допоміжний запам’ятовуючий пристрій.
Програмні засоби машинної графіки можна розділити на три модулі
1. Пакет програм машинної графіки
2. Прикладна програма.
3
.
Прикладна база данних.
Рис. 8.1. Структурна схема програмного забезпечення машинної графіки.
На схемі центральним модулем є прикладна програма, яка управляє загрузкою та пошуком даних в прикладній базі даних. Прикладна програма запускається користувачем з допомогою пакету програм машинної графіки.