3. Модели представления данных
Наиболее простая модель – это представление данных в виде определенной иерархии. Универсальной моделью является представление данных в виде отношений, или реляций. Сетевая модель занимает промежуточное положение между иерархической и реляционной моделями данных.
Иерархическая модель основана на понятии деревьев, состоящих из узлов и ветвей, задающих отношения (связи) между данными. Узлы и ветви дерева образуют иерархическую древовидную структуру, состоящую из подуровней. Она всегда начинается с корневых узлов, которые в этой модели находятся на первом уровне. На последующих уровнях могут добавляться зависимые элементы, которые имеют только одну точку входа. Узел и его зависимые элементы называются группой. Наименование корневого узла служит названием группы.
Основное свойство иерархической модели данных — это возможность доступа к любым данным только через корневой узел по единственному пути, что увеличивает время доступа.
невозможно получить данные об элементе В без осуществления доступа к данным об элементе А;
если два узла содержат одинаковые элементы, эти элементы в БД повторяются
если теряются данные об узле В, удаляются данные об узлах В1 и В2.
Сетевая модель может быть описана в виде графа. Она представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов и не имеет элементов со специальными функциями. В отличие от иерархической модели все данные, содержащиеся в сетевой модели, равноправны, т. е. отсутствует система подчинения одних данных другим и в узлах сети могут быть расположены данные, тематически не связанные друг с другом.
Сетевая модель может быть наиболее компактной, поскольку возможность установления любых связей между узлами дает возможность избежать в БД узлов с одинаковой информацией.
Сетевая модель не имеет перечисленных выше недостатков иерархической модели. Связи в ней могут быть устранены без удаления всей группы, на которую указывает ссылка. Однако эта модель не обеспечивает независимости данных.
Реляционный подход к построению моделей данных основывается на использовании для их описания произвольных. Любое подобное отношение может быть представлено двумерной таблицей.
Строки таблицы обычно называют кортежами, т. е. упорядоченными множествами, а столбцы — доменами (полями).
Главная идея реляционного подхода состоит в том, чтобы представлять произвольные структуры данных в виде совокупностей описанных таблиц. Процесс такого представления называется нормализацией, а само представление — реляционной структурой. Здесь обеспечивается простота понимания структуры БД.
Лингвистическое обеспечение сапр
Лингвистическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования должно учитывать возможность комплексного использования конструкторской и технологической информации (текстовой и графической) для обеспечения диалогового режима проектирования и автоматизации оформления проектной документации.
Различают языки программирования и проектирования.
Языки программирования. Для написания программного обеспечения предназначены языки программирования; они являются средством разработчика САПР.
К языкам программирования предъявляют требования удобства использования, универсальности и эффективности объектных. Удобство использования выражается в затратах времени программиста на освоение языка и, главным образом, на написание программ на этом языке. Универсальность определяется возможностями языка для описания разнообразных алгоритмов, характерных для программного обеспечения САПР, а эффективность объектных программ -свойствами используемого транслятора. Эффективность оценивается затратами машинных времени и памяти на исполнение программ.
С позиций универсальности и эффективности объектных программ наилучшими свойствами обладают машинно-ориентированные языки. Близость к машинным языкам (языкам машинных команд) обуславливает простоту и эффективность трансляторов на машинный язык, называемых ассемблерами. Машинно-ориентированные языки называют, языками ассемблера или автокодами. Они применяются для разработки лишь тех модулей программного обеспечения САПР, которые требуют, для своего использования больших вычислительных ресурсов, существенно влияющих на общие затраты машинного времени и памяти.
Наибольшее распространение получил язык Fortran. Однако язык Fortran имеет ограниченные возможности для описания сложных алгоритмов логического характера. Используют либо языки ассемблера, либо языки высокого уровня с более развитыми возможностями описания невычислительных процедур.
Классификация языков САПР.
Языки проектирования. Для описания информации об объектах и задачах проектирования предназначены языки проектирования.
Среди языков проектирования выделяют языки входные, выходные, сопровождения, управления, промежуточные и внутренние.
Входные языки служат для задания исходной информации об объектах и задачах проектирования и включают в себя языки описания объектов и языки описания заданий. Первые служат для описания свойств проектируемых объектах, а вторые - для описания заданий на выполнение проектных операций и процедур.
Языки описания объектов делятся на языки схемные, графические и моделирования. Они используются для описания исходной информации, представленной в виде соответственно схемы, конструкторского чертежа, алгоритма функционирования. Схемные языки широко применяют при описании принципиальных электрических схем в подсистемах проектирования электронных устройств, функциональных схем в подсистемах функционально-логического проектирования ЭВМ. Графические языки – основа лингвистического обеспечения в подсистемах геометрического моделирования и машинной графики. Языки моделирования развиты в подсистемах имитационного моделирования систем массового обслуживания.
Выходные языки используются для выражения результатов выполнения проектных процедур на ЭВМ.
Языки сопровождения – для корректировки и редактирования данных при выполнении проектных процедур.
Языки управления служат для представления управляющей информации для программно-управляемого дополнительного оборудования, например устройств документирования и технологических автоматов.
Промежуточные и внутренние языки предназначены для представления информации на определенных стадиях ее переработки в ЭВМ. Они являются унифицированными и универсальными. Недостаток универсальных языков связан с их громоздкостью и, следовательно, с неудобствами применения конечным пользователем.
Устранение указанных выше недостатков выполняется в программных системах. При этом вводятся универсальный промежуточный язык, отражающий особенности широкого класса проектируемых объектов, и узкоспециализированные входные языки, ориентированные на разработчиков объектов из некоторых подклассов проектируемых объектов.
Пользователь составляет описание на входном языке, это описание с помощью специальной транслирующей программы, называемой конвертором, переводится на промежуточный язык. Далее работает основной транслятор, переводящий описание задачи с промежуточного языка в объектную рабочую программу. Преимущество заключается в том, что программная система сравнительно легко настраивается на новые подклассы объектов.
Внутренние языки появляются в результате стремления унифицировать формы представления информации внутри ЭВМ, что облегчает решение проблем информационного согласования различных программ в САПР.
Схема двухуровнего лингвистического обеспечения.
Диалоговые языки. Важное значение для САПР имеют диалоговые режимы работы пользователя с ЭВМ. Лингвистическое обеспечение диалоговых режимов представляется диалоговыми языками. Фактически диалоговый язык объединяет в себе средства языков входного, выходного и сопровождения и служит для оперативного обмена информацией между человеком и ЭВМ. Различают пассивный и активный диалоговые режимы и соответственно активные и пассивные диалоговые языки.
В пассивном диалоговом режиме инициатива диалога принадлежит ЭВМ. Обращение ЭВМ к пользователю может следующих типов : запрос, информационное сообщение или подсказка.
В активном диалоговом режиме инициатива начала диалога может быть двусторонней - возможности прерывания процесса имеются и к ЭВМ и у пользователя. Активные диалоговые языки, как правило, близки к естественному человеческому, но с ограниченным набором возможных слов и фраз. Для активного диалога требуется существенно более сложное программное обеспечение, чем для пассивного.