32. Лингвистическое обеспечение сапр.

Лингвистическое обеспечение САПР определяется как совокупность языков программирования и языков проектирования. Для написания программного обеспечения (ПО), в том числе записи алгоритмов проектных процедур, используют универсальные алгоритмические языки. Эти языки – средство разработки ПО САПР. Для записи алгоритмов решения вычислительных задач применяются языки Ассемблер, ФОРТРАН, ПАСКАЛЬ; для задач с преобладанием логической обработки данных – ПЛ/ 1, ПАСКАЛЬ, СИ, АДА; для записи алгоритмов графических и геометрических языки ФОРТРАН и АВТОЛИСП.

Языки проектирования служат для описания объектов и задач проектирования и являются средством пользователя. Автоматизированное конструкторское проектирование представляет собой многоэтапный и многозадачный процесс преобразования информации от первичного эскиза описания объекта до выпуска КД. Особо отметим входные языки, предназначенные для описания исходных данных и заданий на проектирование; базовые – для реализации процедур проектирования; выходные – для вывода результатов в форме, которая определяется существующими стандартами и техническими средствами отображения; сопровождения и редактирования данных.

Языки описания конструктивных данных предназначены для представления, задания преобразований, накопления, изменения и обеспечения оперативного доступа к ним. Этот язык представляет собой средство описания схемы как совокупности электрически связанных элементов, а также типовых и оригинальных конструкций. Из анализа конструкторских задач следует, что конструкторские данные должны содержать следующую информацию: имена (номера) элементов схемы и конструкций; тип (логическую функцию) каждого элемента; признак (логическую функцию) каждого контакта; принадлежность контактов элементов цепям, геометрические размеры всех элементов; координаты схемных и конструктивных элементов, их схемные и конструктивные адреса. Требования к языку данных: полнота описания схемы и конструкции; язык должен быть формализованным и непроцедурным, т. е. порядок обработки записей языком не определяется, но могут содержаться указания о виде действий с данными. Форма предложений и словосочетаний должна обеспечивать простоту контроля и корректировки данных и легкость их преобразования и организации в различные информационные структуры.

Первичное описание схемы можно получить автоматически как результат функционально-логического проектирования или же составить вручную с документа – схемы.

Языки описания данных о схеме. Эти языки относятся к входным языкам и служат для представления исходных данных о схеме. Основными требованиями при задании исходных данных являются: 1) адекватность задаваемой информации и схемы; 2) полнота и непротиворечивость этих данных; 3) компактность их представления; 4) простота перехода к любым математическим моделям схемы. Наибольшее распространение получили матричные и списковые формы задания исходной информации о схеме.

Каждый элемент схемы Е_i может рассматриваться как некоторый многополюсник, у которого имеется N_i выводов. В общем случае выводы элемента Е_i не являются инвариантными, так как каждый из них соответствует определенному входу (выходу) электрической подсхемы элемента. Без информации о взаимном расположении выводов каждого элемента невозможно решение задач размещения и трассировки монтажа.

В полном описании схемы необходимо задать данные о том, к какому конкретно выводу к_j принадлежащему i-му элементу подходит цепь а_к, инцидентная Е_i , т. е. следует задать бинарные отношения инциденции между тремя множествами цепей А_D , элементов Е_n , (включая и разъем) и выводов элементов К_N=q .

При матричном описании схемы может быть использована одна из следующих матриц.

Матрица ТU(A) порядка n x q , где q равно максимальному значению N и в которой элементом матрицы s_ij является номер цепи а_к, инцидентной контакту к_j элемента Е_i .

Матрица ТА(U) порядка n x D, в которой элементом s_ij является номер вывода к_к элемента E_i , инцидентного цепи а_{j .}

Матрица АU(E) порядка D x q, в которой элементом s_ij является номер элемента Е _к , у которого вывод к_j инцидентен цепи а_i .

Обычно D>n, n>>q, что и определило наибольшее применение матрицы ТU(A). Пример схемы и его матрица показаны на рис. 13.7, где знаком минус отмечены сигналы, вырабатываемые соответствующими элементами.

Информация об инциденции контактов разъема К_р и цепей схемы задается в виде списка К[N], в котором элемент матрицы равен номеру цепи, подводимой к внешнему контакту К_р.

Реальная матрица схемы имеет большую размерность и значительное число нулевых элементов. Отсюда более экономично использовать описание схемы в виде списков, которое по сути является эквивалентным описанию матрицей ТU(A), и может быть представлено в виде трех списков.

Список А [F] состоит из последовательно записанных ненулевых элементов матрицы ТU(A), где F – число ненулевых элементов матрицы. Для схемы рис. 13.7 – А=20.

Список U[F] состоит из последовательно записанных номеров активных выводов (номеров ненулевых столбцов матрицы) элементов.

Список Е [n+1], в котором элементом Е[i], является номер элемента списка A[F] (или U[F]), начиная с которого записаны ненулевые элементы строки i матрицы. Последний (n+1)-й элемент является вспомогательным, равным F.

Входной язык для описания схемы в виде списка цепей. Цепьэто совокупность выводов элементов, являющихся электрически общей точкой. Вариант структуры предложения для описания цепи: ПЦ: = <имя цепи>[<имя элемента><тип элемента><имя или номер контакта>] [<имя элемента>< тип элемента><номер или имя контакта>]…

Входной язык для описания схемы в виде списка элементов. При этом способе описания схемы для каждого задействованного контакта элемента указывают номер подключенной к нему цепи или имя сигнала, передаваемого по данной цепи. Вариант структуры предложения для описания элемента: ПЭ : = <имя элемента>< тип элемента>[<номер или имя контакта><имя цепи>] [< номер или имя контакта>< имя цепи]…

Эти языки широко применялись в практике САПР до внедрения персональных компьютеров и их можно использовать для текстового описания схемы и в настоящее и время.

Основная функция языка – описание заданий на выполнение отдельных задач КП или их последовательности. В задании указываются: цель, объект и ограничения на разработку, а также маршруты выполнения проектных процедур. Язык заданий является проблемно-ориентированным и относится к классу процедурных. В качестве средств описания используются привычные для конструктора термины. При разработке языка предусматривается возможность его расширения для описания новых задач КП.

Пример языка: текст задания содержит функции, предикаты, операторы и аргументы. Функции служат для определения конструкторских целей и ограничений, для настройки программы на исходные данные. Предикаты предназначены для задания функций. Аргументы предиката служат для его настройки на определенные действия.

Базовые языки. Они обеспечивают выполнение отдельных этапов проектирования. Решение задач каждого функционально независимого этапа может выполняться с помощью задания на своем языке. Наиболее мощным средством описания задач проектирования различных изделий является базовый язык Express. Этот язык имеет универсальный характер, разработан как объектно-ориентированный и его можно использовать для описания статических структур и их свойств в различных предметных областях на разных этапах их жизненного цикла.