Тема 7. Лінгвістичне забезпечення, мови програмування і проектування у сапр

7.1. Класифікація і використання мов у сапр

Лінгвістичне забезпечення конструкторського і технологічного проектування повинне враховувати крім загальних вимог, можли-вість комплексного використання конструкторської і технологічної інформації (текстової і графічної) для забезпечення діалогового ре-жиму проектування і автоматизації оформлення проектної докумен-тації.

Відповідно до класифікації мов САПР, яка представлена на рис. 7.1, розрізняють мови програмування і проектування.

Мови програмування. Для написання програмного забезпечен-ня призначені мови програмування; вони є засобом розробника САПР.

Рис. 7.1. Класифікація мов САПР

59

До мов програмування пред’являють вимоги зручності викорис-тання, універсальності і ефективності об’єктних програм (програм, одержаних після трансляції на машинну мову). Зручність викорис-тання виражається у витратах часу програміста на освоєння мови і головним чином на написання програм на цій мові. Універсальність визначається можливостями мови для опису різноманітних алгори-тмів, характерних для програмного забезпечення САПР, а ефектив-ність об’єктних програм - властивостями використовуваного транс-лятора, який залежать від властивостей мови. Ефективність оціню-ється витратами машинного часу і пам’яті на виконання програм.

З позицій універсальності і ефективності об’єктних програм най-кращими властивостями володіють машинно- орієнтовані мови, які називають мовами асемблера, або автокодами. Проте мови асембле-ра незручні для людини, оскільки їх використання знижує продук-тивність праці програмістів. Вони застосовуються для розробки лише тих модулів програмного забезпечення САПР, які вимагають для свого виконання великих обчислювальних ресурсів, що істотно впливають на загальні витрати машинного часу і пам’яті.

Серед алгоритмічних мов високого рівня, створених на ранніх етапах розвитку обчислювальної техніки, найбільшого поширення набула мова Fortran. Її порівняльна простота обумовлює легкість освоєння і достатньо високу ефективність об’єктних програм при рішенні задач чисельного аналізу . Програмне забезпечення багатьох раніше розроблених та існуючих САПР створено в основному з ви-користанням цієї мови програмування.

Проте мова Fortran має обмежені можливості для сучасних скла-дних алгоритмів логічного характеру, тому при створенні таких програм, як монітори або мовні процесори, використовують або мо-ви асемблера, або мови високого рівня з розвиненими можливостя-ми опису різних процедур (Pascal, PL, ADA, С, C++).

Мови проектування. Для опису інформації про об’єкти і за-вдання проектування призначені мови проектування Більшість з них відноситься до засобів користувача САПР. Серед мов проекту-вання виділяють мови вхідні, вихідні, супроводу, проміжні і внут-рішні.

Вхідні мови служать для завдання початкової інформації про об’єкти і постановки завдання на проектування, вони включають мови опису об’єктів і мови опису завдань. Перші призначені для

60

опису властивостей проектованих об’єктів, другі - для опису за-вдань на виконання проектних операцій і процедур.

З рис. 7.1 видно, що мови опису об’єктів поділяються на схемні, графічні і моделювання. Усунення вказаних вище недоліків викону-ється в програмних системах, структура яких пояснюється на рис. 7.2. При цьому вводиться універсальна проміжна мова, що відобра-жає особливості широкого класу проектованих об’єктів і вузькос-пеціалізовані вхідні мови, орієнтовані на розробників об’єктів, які складаються з деяких підкласів.

Користувач складає опис на вхідній мові - це опис за допомогою спеціальної транслюючої програми – конвертора і перекладається проміжною мовою. Далі працює основний транслятор, що перево-дить опис завдання з проміжної мови в об’єктну робочу програму. Перевага дворівневого лінгвістичного забезпечення, яке показано на цій схемі полягає в тому, що програмна система порівняно легко настроюється на нові підкласи об’єктів. Для включення в систему нової вхідної мови досить розробити тільки конвертор з цієї мови на проміжну, а найбільш складна частина системи, основний мов-ний процесор, залишається без змін.

Рис. 7.2. Схема дворівневого лінгвістичного забезпечення

Внутрішні мови з’являються в результаті прагнення уніфікувати форми представлення інформації усередині ЕОМ, що полегшує ви-рішення проблем інформаційного узгодження різних програм у САПР.

Мови процедурні і не процедурні. Мови проектування призна-

чені для опису процесів, що розвиваються у часі, зазвичай виявля-

61

ються близькими до мов опису алгоритмів і називаються процедур-ними мовами. Мови проектування призначені для опису структур проектованих об’єктів, називаються не процедурними мовами . Як правило, для користувача САПР не процедурні мови зручніші. З їх допомогою безпосередньо описується початкова схема або крес-лення, користувачеві потрібно лише дотримуватись правил мови не піклуючись про розробку моделюючого алгоритму. Формальний характер перекладу початкового рисунка схеми у текст на не про-цедурній мові полегшує розробку програмного забезпечення інте-рактивних графічних систем у яких початкова інформація про об’єкт формується користувачем безпосередньо у вигляді рисунка на екрані дисплея. Кодування зображення відповідно до правил не процедурної мови здійснюється автоматично.

Діалогові мови. Важливе значення для САПР мають діалогові режими роботи користувача з ЕОМ. Лінгвістичне забезпечення діа-логових режимів представляється діалоговими мовами. Фактично діалогова мова об’єднує в собі засоби мов вхідного і вихідного су-проводу та служить для оперативного обміну інформацією між лю-диною і ЕОМ. Розрізняють пасивний і активний діалогові режими і відповідно активні і пасивні діалогові мови.

У пасивному діалоговому режимі ініціатива діалогу належить ЕОМ. Переривання обчислювального процесу в потрібних місцях виконання процесу проектування і звернення до користувача здійс-нюються за допомогою діалогових програмних засобів, втілених у моніторній системі САПР. Звернення ЕОМ до користувача можуть бути наступних типів: запит, інформаційне повідомлення, підказка.

Запити передбачаються в тих випадках, коли від людини потріб-не або завдання початкових даних , або вибір між обмеженими бага-тьма можливими продовженнями проектування. При запиті почат-кових даних ЕОМ висвічує на екрані дисплея шаблон, що склада-ється з питання і порожніх позицій у які користувач повинен поміс-тити відповідні числа або фрази. При запиті варіанту подальшого проектування на екрані висвічується меню - питання і декілька поі-менних варіантів відповіді. Користувачеві досить вказати ім’я виб-раної з меню відповіді.

Інформаційні повідомлення використовуються для передачі ко-ристувачеві проміжних і остаточних результатів вирішення, відомо-стей про стан його завдання. На ці повідомлення не потрібна реак-

62

ція користувача.

Підказки застосовуються в тих випадках, коли дії користувача помилкові, наприклад порушуються формальні правила мови.

У активному діалоговому режимі ініціатива початку діалогу мо-же бути двосторонньою - можливості переривань обчислювального процесу є і у ЕОМ, і у користувача. Активні діалогові мови можуть бути близькими до природної мови людини, але з обмеженим набо-ром можливих слів і фраз. Для активного діалогу потрібне істотно складніше програмне забезпечення, ніж для пасивного.