Глава 9 Специальное программное обеспечение

Специальное программное обеспечение (СПО) САПР включает практически те же части, что и ОПО, с той лишь разницей, что все блоки решают сугубо специфические задачи. Так, библиотеки стандартных программ включают алгоритмы и программы решения конкретного класса задач, трансляторы предназначены для перевода предложений языка, ориентированного на пользователя-непрограммиста, но профессионала в своей предметной области.

Хотя эффективность работы САПР определяется в первую очередь эффективностью ОПО, т.е. ОС, разработка САПР - это прежде всего создание СПО, от характеристик и особенностей которого зависят возможности САПР в решении проектных задач.

9.1 Структура спо

СПО представляет собой сложный комплекс программ, насчитывающий десятки и сотни тысяч операторов алгоритмических языков, построенный по модульному принципу. Каждый из модулей является в определенной мере самостоятельным программным компонентом, разработка которого может выполнятся независимо.

Модульное построение СПО делает четкой его структуру, упрощает отладку программ, уменьшает число допускаемых при программировании ошибок, что в целом ускоряет создание САПР.

Кроме того, модульность позволяет производить разделение СПО по функциональному признаку, что делает его более гибким и универсальным, легко адаптируемым к изменяющимся условиям применения САПР (при изменении, например, последовательности выполнения проектных процедур). Любой новый заранее не предусмотренный маршрут проектирования удается реализовать на базе уже имеющихся модулей, разработав небольшое число дополнительных модулей.

Излишне мелкомодульная структура невозможна из-за существенного увеличения числа межмодульных связей, усложняющих разработку и использование СПО.

Модули СПО САПР объединяются в пакеты прикладных программ (ППП). Модули в ППП по назначению делятся на несколько типов:

- функциональные модули реализуют многократно используемые алгоритмы и объединяются по функциональному признаку в библиотеки (библиотеки математических моделей элементов, численных методов решения задач, сервисных функций, алгоритмов выполнения отдельных процедур и т.п.);

- обслуживающие управляющие модули организуют и оптимизируют управление процессом проектирования и выделены в специальную обслуживающую подсистему, называемую мониторной подсистемой САПР (монитором), которая действует под управлением ОС САПР;

- оригинальные модули отражают специфику проектируемого объекта, не являются типовыми и создаются заново для каждого нового объекта с помощью языковых процессоров. Из оригинальных и библиотечных модулей монитор формирует рабочую программу проектирования.

Языковые процессоры являются составной частью ППП и служат для генерации оригинальных модулей рабочей программы. Они представляют собой программы-компиляторы, преобразующие исходную информацию, выраженную на языке описания объекта, в соответствующие объектные модули рабочей программы.

ППП простой структуры состоят только из функциональных модулей, и функции управления программами пакета возлагаются на ОС и мониторную систему.

В ППП сложной структуры помимо обрабатывающих модулей включаются дополнительно управляющие модули, образующие монитор ППП. В этом случае управляющая часть САПР имеет иерархическую структуру, уровнями которой являются ОС ЭВМ-мониторная система САПР-монитор ППП.

Варианты организации СПО САПР могут быть разнообразными. В качестве примера можно рассмотреть структуру СПО одноуровневой САПР, приведенную на рис.9.1.

СПО делится на составные части, которые можно отнести к управляющим, обслуживающим и проектирующим подсистемам, выполненным в виде программных комплексов различного назначения.

Управляющая подсистема представляет собой специализированный монитор, обеспечивающий взаимодействие всех подсистем в процессе проектирования.

К обслуживающим подсистемам относятся диалоговая подсистема (ДП), СУБД, а также инструментальная подсистема (ИП).

ДП организует интерактивное взаимодействие пользователя САПР с управляющей и проектирующими подсистемами, а также подготовку и редактирование исходных данных.

СУБД реализует единообразный доступ к различным базам данных.

ИП предназначена для генерации (синтеза) новых прикладных программ. В ее состав входят средства автоматической разработки трансляторов для входных языков проектирующих подсистем (препроцессоры, генераторы программ).

Проектирующие подсистемы могут быть объектно-независимые и объектно-зависимые (проблемно-ориентированные). В объектно-независимых подсистемах не учитывается специфика выполняемых задач конкретной предметной области и требуется достаточно высокая математическая подготовка пользователя, так как необходимо предварительное выполнение математической подготовки задач.

Как правило, такие подсистемы применяются при отсутствии соответствующих проблемно-ориентированных подсистем и составляют основу для генерации подобных систем.

Проектирующие подсистемы представляют собой универсальные пакеты прикладных программ сложной структуры, обладающие своим монитором, локальными базами данных и средствами их управления. Однако в простейшем случае проектирующая подсистема может быть простой программой, ориентированной на узкий класс объектов, описываемых простыми аналитическими моделями.

Подсистема интерактивной машинной графики (ПИМГ) занимает особое положение, поскольку, с одной стороны, средства машинной графики обслуживают ряд проектирующих подсистем (обычно это пакеты функционального проектирования), где они используются для наглядного представления исходной и выходной информации (схемы, диаграммы, гистограммы и т.д.), с другой стороны, во многие подсистемы конструкторского проектирования ПИМГ входит как составная часть. Поэтому в САПР возможно наличие нескольких пакетов машинной графики: базового пакета в качестве обслуживающего и одного или нескольких пакетов в составе проектирующих систем конструирования.