7.6 Оценка качества технического обеспечения сапр

Показатели качества технического обеспечения САПР можно разделить на две группы: системные и пользовательские. Системные показатели отражают наиболее общие свойства технических средств и характеризуют эффективность их эксплуатации (стоимость, производительность, емкость памяти, число терминалов, загруженность отдельных устройств, число пользователей и др.). Пользовательские показатели отражают специфические требования конкретных типов САПР (режимы работы аппаратуры, применяемые языки, организация диалогового режима и др.).

Система оценки показателей качества КТС САПР должна, прежде всего, учитывать степень загрузки ЭВМ и других технических средств, входящих в КТС. Например, характеристикой фактической производительности ЭВМ, учитывающей ее реальную загруженность, является комплексная производительность Р_k

,

где Р_n - номинальная производительность ЭВМ, операций в секунду; T_i - время использования центрального процессора i-м заданием, мин; Т - период времени, в течение которого выполнены n заданий (обычно выбирают сутки, т.е. Т = 1440 мин).

Показатель стоимости обработки информации С определяется как отношение стоимости КТС САПР S к комплексной производительности Р_k

С = S/Р_k.

Обобщенная степень загрузки оборудования Q оценивается по формуле

,

где _ij - время использования j-го ресурса КТС i-м заданием, мин; S_j - стоимость j-го ресурса КТС; k - количество различных ресурсов КТС.

Данный показатель аналогичен показателю резерва фондоотдачи, используемому в промышленности, и позволяет объективно осуществлять расчеты использования машинного времени и планировать загрузку КТС.

Глава 8 Общее программное обеспечение

8.1. Состав и принципы разработки программного обеспечения

Программное обеспечение - наиболее важный компонент САПР, представляющий собой совокупность программ с необходимой программной документацией, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. С точки зрения функционального назначения оно делится на общее и специальное.

Общее (или системное) программное обеспечение (ОПО) представляет собой совокупность программных и языковых средств, предназначенных для управления вычислительным процессом, устройствами ввода-вывода, базой данных системы, а также для автоматизации трудоемких этапов подготовки и отладки прикладных программ. ОПО является универсальным, и его компоненты не разрабатываются при создании конкретной САПР.

В свою очередь ОПО делится на общесистемное, компоненты которого не отражают специфики конкретной САПР и являются промышленно-сопровождаемыми программно-методическими комплексами (например, ОС, СУБД, графическая подсистема и др.), и базовое, компоненты которого отражают специфику САПР данного класса, однако не разрабатываются при их создании, а приобретаются как комплектующие изделия наравне с компонентами общесистемного программного обеспечения (например, объектно- или проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ (ППП) для проектирования отдельных деталей или узлов общемашиностроительного профиля).

В состав ОПО входят следующие основные компоненты:

1) операционные системы, включающие управляющие программы и трансляторы с языков программирования;

2) мониторная диалоговая система;

3) системы управления базами данных;

4) информационно-поисковые системы;

5) базовое обеспечение машинной графики (геометрические и графические процессоры, средства формирования графической и текстовой документации и др.);

6) средства для выполнения общетехнических расчетов, моделирования и проектирования стандартных машиностроительных деталей и узлов;

7) инструментальный технологический комплекс для разработки программного обеспечения.

Специальное (или прикладное) программное обеспечение (СПО) включает средства для решения функциональных задач проектирования конкретных объектов и отражает специфику процесса их проектирования. СПО, как правило, создается пользователями и представляет собой прикладные (или проблемные) программы пользователей, а также специфические программы, управляющие конкретным процессом проектирования по специальным алгоритмам. Оно опирается на ОПО, строится с помощью средств, предоставляемых ОПО, эксплуатируется с ним и в иерархии систем программного обеспечения находится в его подчинении. Эффективность работы САПР в первую очередь определяется ОПО.

Создание программного обеспечения САПР представляет трудную научно-техническую задачу, для решения которой требуются большие материальные затраты, которые составляют подавляющую долю всех затрат на создание и эксплуатацию САПР. Разработка программного обеспечения мощных САПР требует сотен и тысяч человеко-лет. Следует также отметить, что стоимость разработки управляющих программ по трудоемкости примерно в четыре раза выше стоимости прикладных программ. ОПО разрабатывается системными программистами и поставляется потребителю вместе с КТС САПР.

Программное обеспечение САПР разрабатывается в соответствии со следующими основными принципами.

1. Принцип системного единства, согласно которому при создании, функционировании и развитии ОПО и СПО САПР связи между их отдельными составляющими должны обеспечить целостность программного обеспечения.

2. Принцип развития (или открытости), который заключается в необходимости создания ОПО и СПО с учетом возможных дополнений и изменений. Этот принцип реализуется модульной организацией, состоящей в разделении пакетов программ на самостоятельные программные модули определенного функционального назначения. Такая организация позволяет при необходимости совершенствования программного обеспечения легко вводить новые модули, удалять ненужные или заменять модифицируемые.

3. Принцип совместимости, заключающийся в таком выборе языков программирования и программного интерфейса, который обеспечивает совместное функционирование программного обеспечения конкретной САПР с программными комплексами других САПР, а также с АСУ, АСУТП и другими автоматизированными системами.

4. Принцип стандартизации, который состоит в унификации, типизации и стандартизации отдельных программ, что позволяет упорядочить деятельность при создании ОПО и СПО и сократить затраты на их разработку.

5. Принцип технологичности, который заключается в обеспечении простоты эксплуатации программного обеспечения и диагностирования отказов при обнаружении ошибок.

6. Принцип адаптируемости, состоящий в обеспечении функционирования программного комплекса на ЭВМ различных моделей и в среде их ОС. Это достигается, например, выделением в пакетах программ управляющей и обрабатывающей частей, и при работе в среде различных ОС достаточно заменить или доработать управляющую часть пакета.

Один из возможных вариантов структуры программного обеспечения САПР приведен на рис.8.1.

К общесистемному обеспечению относятся следующие компоненты: ОС, мониторная система (МС), графическая система (ГС), инструментальный технологический комплекс (ИТК) для разработки программного обеспечения, программы графического документирования (ПГД), а также СУБД, поддерживающие различные базы данных. Взаимодействие с пользователями (П), в качестве которых могут также выступать другие САПР или автоматизированные системы, реализуют программы диалогового взаимодействия и сетевые программы, находящиеся в МС, или графическая система.

Основу СПО составляют пакеты прикладных программ проектирования (ПППП), моделирования (ПППМ) и оптимизации (ПППО). Функцию управления процессом автоматизированного проектирования реализуют управляющие программы этих пакетов, а также ОС, МС и частично ГС (связана с ППП через интерфейсы МС).

Различные СУБД обеспечивают доступ к базам данных: централизованного информационного фонда (БД ЦИФ) САПР, графической системы (БД ГС), а также локальным базам данных (ЛБД) ППП. Доступ к ЛБД ППП осуществляют специализированные СУБД соответствующих проектирующих пакетов или файловые системы ОС. БД ЦИФ составляют основу банка данных (БНД) САПР, который управляется универсальной СУБД.

ИТК связан с библиотеками программ САПР.

Компоненты ОПО САПР являются промышленно тиражируемыми программно-методическими комплексами, поставляемыми на магнитных носителях с комплектом эксплуатационной документации.

Возможны два подхода к построению ОПО САПР:

1) создание проблемно-ориентированной ОС;

2) использование иерархического построения ОПО с универсальной ОС на верхнем уровне и подчиненными проблемно-ориентированными ОС на нижних уровнях.

При первом подходе достигается более высокий КПД при меньших затратах памяти на работу ОС, обеспечивается оптимизация объема и вида услуг, предоставляемых ОС, а также возможность работы с нужным количеством рабочих мест. Однако стоимость разработки такой крупной и неуниверсальной ОС весьма велика.

При втором подходе стоимость ОПО будет ниже, поскольку создание мини-ОС на низших уровнях обходится дешевле, а программное обеспечение может наращиваться постепенно. В то же время сохранение универсальной ОС оказывается полезным при нестандартных ситуациях, которые часто встречаются в САПР.