3.3. Информационное обеспечение сапр

Основу инфор­мационного обеспечения (ИО) САПР составляют дан­ные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проект­ных решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носите­лях, содержащих сведения справочного характера о ма­териалах, комплектующих, изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и оконча­тельных проектных решений, структур и параметров проектируемых объектов и т.п.

П ри этом данные, являющиеся результатом одного процесса преобразования, могут быть исходными для другого процесса. Совокупность данных, используемых всеми компонентами САПР, составляет информационный фонд САПР. Основная функция ИО САПР - ведение ин­формационного фонда, т.е. обеспечение создания, под­держки и организации доступа к данным. Таким обра­зом, ИО САПР есть совокупность информационного фонда и средств его ведения.

В состав информационного фонда САПР входят:

• программные модули, которые хранятся в виде симво­лических и объектных текстов. Как правило, эти дан­ные мало изменяются в течение жизненного цикла САПР, имеют фиксированные размеры и появляются на этапе создания информационного фонда. Потребителями этих данных являются мониторы различных подсистем САПР;

• исходные и результирующие данные, которые необходимы при выполнении программных модулей в процессе преобразования. Эти данные часто меняются в процес­се проектирования, однако их тип постоянен и полностью определяется соответствующим программным модулем. При организации промежуточных данных возможны конфликтные ситуации в процессе согласования между собой данных различных типов;

• нормативно-справочная проектная документация (НСПД), включающая в себя справочные данные о материалах, элементах схем, унифицированных узлах и конструкциях, ЕСКД. Эти данные, как правило, хорошо структу­рированы и могут быть отнесены к фактографическим. К НСПД относятся также государственные и отрасле­вые стандарты, руководящие материалы и указания, ти­повые проектные решения, регламентирующие документы (слабо структурированные документальные данные);

• текущая проектная информация, отражающая состоя­ние и ход выполнения проекта. Как правило, эта ин­формация слабо структурирована, часто изменяется в процессе проектирования и представляется в форме текс­товых документов.

При выборе способов ведения информационного фон­да САПР важно сформулировать принципы и опреде­лить средства ведения информационного фонда, структу­рирования данных, выбрать способы управления масси­вами данных.

Различают следующие способы ведения информацион­ного фонда САПР: использование файловой системы; по­строение библиотек; использование банков данных; со­здание информационных программ адаптеров.

Использование файловой системы и по­строение библиотек широко распространено в организации ИО вычислительных систем, так как под­держивается средствами ОС. В приложениях к САПР эти способы применяют при хранении программных модулей в символических и объектных кодах, диалоговых сцена­риев поддержки процесса проектирования, начального ввода крупных массивов исходных данных, хранения тек­стовых документов. Однако они малопригодны при обес­печении быстрого доступа к справочным данным, хранении меняющихся данных, ведении текущей проектной до­кументации, поиске необходимых текстовых документов организации взаимодействия между разноязыковыми модулями.

Автоматизированные банки данных (БНД) представляют собой сово­купность баз данных (БД) и систем управления базами данных (СУБД).

База данных — это специальным образом организован­ная (структурированная) совокупность данных и их описаний. Наименьшая единица описания данных называется элементом описания. Совокупность элементов описания, объединенных отношением принадлежности к описываемому объекту, называется записью. Если элементы описания соответствуют отдельным свойствам объекта, то запись описывает объект в целом.

С УБД - это программный комплекс (совокупность языковых и программных средств), реализующий функ­ции создания базы данных, ее обновления, хранения, защиты и выборки данных, их использования прикладными программами и пользователями-непрограммистами.

Основные функции СУБД: создание схемы БД; орга­низация хранения данных; защита целостности БД; уп­равление доступом к БД и защита информации путем разграничения доступа; предоставление пользователям доступа к БД; поддержа­ние загрузки БД и технологических процессов их функ­ционирования.

Для осуществления этих функций СУБД должна иметь собственное ПО, включающее различные компо­ненты.

Тип организации СУБД определяется также степенью структурирования записей в составе БД.

Сильноструктурированная запись - построена в соответствии с фиксированным, заранее определенным форматом всех элементов описания. Для хранения таких данных используют фактографические СУБД.

Для хранения слабоструктурированных данных документального типа в САПР используют СУБД типа информационно-поисковых систем (ИПС) или документальные СУБД. Находят применение СУБД обоих типов.

Применение банков банных позволяет решить следующие проблемы организации и ведения больших массивов информации:

- сокращение избыточности;

- обеспечение целостности;

- разграничение доступа;

- обеспечение независимости представления данных.

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

Целостностью называется свойство БД в любой момент времени содержать лишь достоверные данные. Наличие избыточных, противоречивых, неверных данных нарушает целостность БД.

Для сокращения избыточности производится объединение одинаковых по смыслу, но имеющих разный тип данных в единую БД с приведением к общему, стандартизированному виду. Процесс объединения данных, используемых различными пользователями, в одну общую БД называется интеграцией базы данных.

Однако каждый конкретный пользователь должен получить доступ лишь к некоторому подмножеству данных из БД, необходимых для выполнения своих прикладных программ. Одновременно обеспечивается режим секретности и повышается степень защищенности данных от несанкционированного доступа.

Одним из важнейших преимуществ применения БД является возможность обеспечения независимости представления данных в прикладных программах от типа запоминающих устройств и способов их физической реализации. Это достигается построением двух уровней представления данных: логического и физического.

На логическом уровне данные представляются в виде удобном для использования в прикладных программах или непосредственно проектировщиками.

Ф изический уровень представления данных отражает способ хранения и структуру данных с учетом их расположения на носителях информации.

Модель данных – формализованное описание, отражающее состав и типы данных, а также взаимосвязи между ними. Модели данных классифицируют по ряду признаков:

1. По объему описываемой информации на логическом уровне – внешние и внутренние. Внешняя модель данных описывает структуру информации, относящейся к некоторой конкретной процедуре или группе родственных проектных процедур, внутренние ЛМД объединяют все внешние.

2. По способам отражения связей между данными на логическом уровне в настоящее время выделяют три типа организации структуры базы данных: иерархический, сетевой и реляционный.

Иерархическая структура базы данных - это такая структура, в которой существует упорядоченная по уровням запись элемен­тов объекта. В каждой группе записей один элемент считается главным, а другие элементы носят подчиненный характер по отно­шению к главному. Группы записей упорядочиваются по уровням в определенной последовательности (представляется в виде «дерева»).

Сетевая структура базы данных - это структура, в которой элементарные данные и отношения между ними представ­ляются в виде ориентированной сети: вершины - данные, дуги - отношения (связи), т.е. в виде графа. Такая структура позволяет пользователю полу­чить доступ к нужному файлу без обращения ко всем другим файлам более высокого уровня интеграции.

Реляционная база данных - это такая база, в которой эле­ментарные данные и отношения, взаимосвязи между ними пред­ставляются в виде таблиц. Столбцы таблицы - это элементы дан­ных, а строки - записи. Основными достоинствами реляционной базы данных являются простота, большая гибкость и доступность; недостатком - меньшая производительность по сравнению с иерар­хической и сетевой структурами.

Задание модели данных в БД осуществляется на специальном языке описания данных (ЯОД). Совокупность операторов обращения в СУБД из прикладной программы составляет язык манипулирования данными (ЯМД). Основные операции с данными, выполняемые средствами ЯМД: поиск информации, включение в БД новых записей, удаление записей, изменение значений элементов данных в записях.

Если БД сконцентрирована в одном узле вычислительной сети, то она называется сосредоточенной, в противном случае – распределенной.

БД называют общей (интегрированной, центральной), если информационное обслуживание с ее помощью относится ко всей САПР, а если к отдельной проектирующей подсистеме САПР или пакету прикладных программ – локальной БД.

Создание информационных программ адаптеров было порождено проблемой организации межмодульного ин­терфейса, которая привела к разработке специализиро­ванных систем и программной технологии.

К таким систе­мам относится, например, система, ориентиро­ванная на построение крупных программных комплексов из готовых модулей. В этой системе промежуточные дан­ные унифицируются с помощью единого процессора и построения специализированных межмодульных инфор­мационных программ-адаптеров, реализующих следую­щие функции:

1. контроль наличия исходных данных для каждого отдельного модуля;

2. задание недостаю­щих исходных данных;

3. проверку соответствия типов, структур и последовательности данных аналогичным характеристикам данных, принятым в вызываемом моду­ле;

4. преобразование данных в случае несоответствия типов;

5. о беспечение передачи данных вызываемому модулю в соответствии с типом обмена;

6. организацию среды, определяемой языком программирования модуля;

7. проверку результатов;

8. выполнение обратного пре­образования данных в вид, принятый для хранения про­межуточных результатов;

9. сохранение результатов ра­боты модуля для дальнейшего использования.

В крупных САПР, программы которых оперируют с большим числом входных, промежуточных и результиру­ющих переменных, области обмена удобно организовы­вать в виде некоторого банка данных. Это позволяет возложить часть функций, выполняемых адаптером, на СУБД, что в конечном итоге сокращает время на разра­ботку информационного и программного обеспечения САПР.

Таким образом, адаптер выполняет совокупность опе­раций по организации информационного взаимодействия между программными модулями.

Следует отметить также следующие особенности ИО САПР: чрезвычайно большой объем нормативны баз, графической и текстовой информации к которым должен быть обеспечен быстрый доступ, а, следовательно, высокие требования к уровню ТО; САПР практически не использует одного типа БД. Это древовидные БД нормативно-справочной информации, реляционные базы для условно-постоянной и оперативной информации, базы в виде последовательных файлов для хранения графической информации и др.