11. Технические средства в сапр.

11.1.Функциональное назначение и основные характеристики технических средств.

11.2.Средства вывода информации.

11.3.Средства ввода графической информации.

11.4.Средства ввода альтернатив.

11.1.Функциональное назначение и основные характеристики технических средств.

Технические средства ДС САПР определяются как аппаратурные комплексы, обеспечивающие вывод, редактирование, преобразование и документирование графической и алфавитно - цифровой информации.

Анализ технических средств позволяет выделить две основные функции:

• преобразование формы представления информации;

• обработка, преобразование, хранение и поиск информации в одной из форм представления.

Эти функции необходимо конкретизировать при рассмотрении используемых в настоящее время форм представления обработки и преобразования информации. Поскольку основной поток информации к пользователям и от них идет по каналам зрительного восприятия (до 85%) и звуковому каналу (до 12%), то рассматривается преобразование для этих двух форм представления информации в машинную и обратно. При этом основное внимание уделяется графической форме представления, так как она лежит в основе организации взаимодействия в САПР.

Основной формой представления, которая позволяет выполнить функции обработки, преобразования, хранения и поиска информации, является машинная форма.

Преобразование формы представления информации. При построении технических средств ДС основную роль играют средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие, то есть оперативную визуализацию - визуализацию с минимальной задержкой от выдачи команды до получения изображения на экране.

Оперативность при отображении достигается за счет того, что носителем является среда, позволяющая практически мгновенно изменять информацию. Такой средой, как и в телевидении, является экран, на котором строится изображение. Оперативный ввод и указание также производится посредством взаимодействия с этим изображением.

Оперативный ввод предусматривает обеспечение возможности рисования с отображением вводимой информации.

Вычислительные средства ДС. Совершенствование ДС идет в неразрывной связи в развитием средств вычислительной техники.

Могут быть выделены отдельные поколения вычислительных средств, используемых в ДС. При этом вычислительные средства обеспечивают:

хранение информации (оперативное и длительное); поиск, выборку и передачу информации, организацию интерфейса устройств с ЭВМ; преобразование информации в системе; интерпретацию языка взаимодействия.

В первых ДС применяются цифровые блоки и узлы, обеспечивающие функциональное преобразование информации. В ряде случаев выполняются достаточно сложные преобразования, например матричные операции тригонометрических преобразований, решение систем линейных уравнений и т.д.

Следующим шагом использования вычислительной техники при построении ДС явилось построение систем на основе мини ЭВМ. При этом ДС выполняют лишь функции построения изображения на экране, а основные вычислительные функции выполняются мини - ЭВМ.

Современные ДС обладают мощными вычислительными средствами с большой оперативной памятью.

Реальное время организации взаимодействия. Одним из основных факторов, влияющих на структуру, состав, технические и программные средства и организацию взаимодействия пользователей и ЭВМ с помощью ДС, является обеспечение удобного и привычного для пользователей взаимодействия. Как показали исследования, взаимодействие удобно и эффективно, если оно выполняется в реальном масштабе времени и при условии  t_i  T_огр, где t_i - время реакции, T_огр- ограничение реального времени.

Полагают, что T_огр зависит от сложности выполняемого задания. При работе ДС в системах реального времени могут быть выведены следующие множества заявок:

1)обеспечения работы дисплея и других устройств, входящих в состав ДС (множества заявок );

2)организация взаимодействия (ввод, преобразование, редактирование и вывод графической и алфавитно - цифровой информации );

3)решение прикладных задач .

При этом условие реального времени можно записать так:

.

Согласно имеющимся литературным данным: Т_огр¹=0,1 . . . 0,3 с; Т_огр²=2 . . .3 с; Т_огр³=15 . . . 30 с.

Оценить нарушение реального времени можно с помощью интегрального критерия (коэффициента дискомфортности), который определяется следующим образом:

, где .

Несмотря на субъективный характер границ оценки реального времени, пользователь уже при , чувствует дискомфорт работы с ГДС при решении прикладной задачи.

Классификация характеристик. Накопленный опыт разработки и использования ДС позволяет выделить следующие подмножества характеристик: графические, эргономические, надежностно - эксплуатационные и точностные, функциональные, материально - технические.

Графические характеристики определяют свойства ДС как средства ввода и отображения графической информации.

Эргономические характеристики определяют свойства устройства ввода и вывода информации в виде, приемлемом пользователями.

Надежностно - эксплуатационные характеристики для ДС являются важнейшими, так как определяют работоспособность устройств. С этими характеристиками тесно связаны точность ввода и вывода информации.

Функциональные характеристики определяют возможности устройств по построению, преобразованию, обработке и хранению вводимой и выводимой информации. Эти характеристики связаны с вычислительными средствами, входящими в состав устройств. Включение в состав устройств микропрограммных блоков, микропроцессоров и БИС в основном определяет функциональные возможности устройств расширяющиеся настолько, что их рассматривают как автономные рабочие места.

Материально - технические характеристики определяются традиционными параметрами - габаритами, массой, стоимостью, потребляемой мощностью.

Рассмотрим более подробно подмножества графических характеристик. При выделении оценок этих характеристик необходимо учитывать опыт определения и практику измерения их в таких областях, как фотография, телевидение, оптика.

Могут быть определены следующие характеристики: размер рабочего поля (поле отображения, поле ввода), разрешающая способность.

Необходимо дать разъяснение по поводу оценки разрешающей способности. В оптике, фотографии и телевидении разрешающая способность определяется контрастно - частотной характеристикой, то есть количеством выводимых линий при -заданном уровне модуляции. При восприятии изображения глазом разрешающая способность может оцениваться точкой на контрастно - частотной характеристике. Считают, что контрастная чувствительность глаза - 2-3%. Вместе с тем в ряде публикаций отмечено, что надежное раздельное восприятие происходит лишь при 30%-м уровне модуляции.

Важное значение имеет оценка возможности отображения (ввода) информаций, заданных или определенных классом решаемых задач.

Пусть размер рабочего поля L_x  L_y, дискретность растра (количество растровых единиц) N_x  N_y и диаметр элемента (пятна) на экране d. Для многих устройств справедливы условия L_x = L_y = L и N_x = N_y = N. Вычислить разрешающую способность с помощью данных параметров можно, если известен закон распределения яркости в пятне и уровень, на котором определен диаметр пятна.

Можно указать, что разрешающая способность при равномерном распределении яркости в пятне круглой формы определяется отношением N/ L лишь в случае, когда .

Рассмотрим решение одной из практических задач, связанных с построением заданного изображения на экране устройства отображения. Исходное изображение может быть задано путем определения габаритных размеров L_x^* и L_y^* и минимального расстояния на исходном изображении, которое должно быть различимо на экране x и y по координатам x и y соответственно. Для обеспечения условия формирования данного изображения на экране должно выполняться неравенство

.

Первый сомножитель левой части неравенства соответствует коэффициенту изменения масштаба изображения (по координатам x и y).

Для рабочего поля L_x  L_y производится проверка неравенств

При выполнении данных неравенств производится масштабирование исходного изображения, то есть изображение приводится (масштабируется) к размеру рабочего поля. Если неравенство не выполняется, то в системе для просмотра изображения необходима реализация процедуры окно.