9.3 Принципы построения программ и типизация средств сапр

Принципы построения ППП с учетом их разнесения по иерархическим уровням и частоты использования касаются выбора языков программирования, численных методов, методов генерации программ, использования внешней памяти и степени модульности.

Выбор языка программирования. Использование универсальных алгоритмических языков упрощает программирование, но снижает эффективность объектных программ. Поэтому программы нижних уровней в ППП, которые имеют высокую частоту использования при проектировании, целесообразно писать на машинном языке, чтобы сделать их максимально эффективными. Для программ верхних уровней, которые имеют небольшую частоту использования, можно применять универсальные языки, так как общие затраты машинного времени из-за малой частоты использования будут невелики.

Выбор численных методов. С целью повышения экономичности ППП алгоритмы и численные методы решения для программ нижних уровней должны быть достаточно простыми.

Выбор метода генерации программ. Получение рабочих программ возможно одним из двух методов: компиляции или интерпретации.

При методе компиляции для каждой операции в рабочей программе формируется своя отдельная команда. Скомпилированная программа наиболее экономична по затратам машинного времени (не имеет дополнительных служебных операций типа организации циклов, передачи управления и т.п.), но наименее экономична по затратам машинной памяти (для каждой операции в ячейку памяти заносится своя команда).

Метод интерпретации подразумевает, что рабочая программа не создается в окончательном виде до начала этапа счета, а генерируется по частям при переходе от одной директивы к другой. При этом возрастают затраты машинного времени, поскольку одни и те же команды, генерирующие части рабочей программы, повторяются многократно, но сокращаются затраты машинной памяти, так как не нужно хранить всю скомпилированную программу.

Практически необходимо комбинировать оба метода, и чем выше частота использования программы, тем более обоснованным является использование метода компиляции, так как при этом заметно сокращаются общие затраты машинного времени.

Использование внешней памяти. Хранение программ на устройствах внешней памяти приводит к значительным затратам времени на обмен информацией между внешней и оперативной памятью. Поэтому оно оправдано для программ верхних иерархических уровней, и применять его для программ с большой частотой использования не рекомендуется.

Степень модульности программ. При разработке программного обеспечения САПР существенное значение имеет вопрос разбивки его на модули. Мелкомодульное построение повышает степень унификации пакета, но усложняет организацию взаимодействия модулей. Поэтому при выборе степени модульности ППП необходим рациональный подход, и программы нижнего уровня не должны иметь мелкомодульного построения, которое увеличивает затраты машинного времени за счет многочисленных операторов управления.

Успех работ в области автоматизации проектирования ТО во многом зависит от типизации технических средств, математического, информационного и организационного обеспечения систем.

Если вопросы типизации технических средств САПР и ОПО в настоящее время решены, то задачи типизации СПО САПР находятся в стадии решения.

Типизация СПО САПР включает решение пяти основных задач по созданию:

1) системы языков, обеспечивающих эффективное решение различных задач;

2) банков данных и специальных поисковых систем для выборки необходимых для проектирования данных;

3) пакетов прикладных программ для геометрического обеспечения САПР. Эти ППП должны включать все операции начертательной геометрии и технического черчения, обеспечивающие выпуск полного комплекта технической и технологической документации;

4) пакетов стандартных расчетных программ проектирования, реализующих стандартные методики расчета, разработанные в общетехнических и инженерных дисциплинах (сопромат, теория механизмов и машин, теоретическая механика и т.д.);

5) пакетов программ оптимизации конструкций на различных уровнях иерархии проектируемых объектов.

Одной из самых трудных является задача оптимальной компоновки сложных объектов, которая требует создания нового математического аппарата - алгебры конструкций, включающей языки описания конструкций и новые методы оптимизации. Разработка нового математического аппарата и типизация средств СПО САПР могут быть осуществлены только при тесном взаимодействии проектировщиков и математиков-программистов.