Мал. 3.3 Структура корпоративної мережі сапр

У випадку спеціалізації серверів по певних додатках мережу називають мережею розподілених обчисленні. Якщо сервер додатків обслуговує користувачів однієї ЛОС, то природно назвати такий сервер локальним. Оскільки в САПР є додатки й бази даних, поділювані користувачами різних підрозділів і отже, клієнтами різних ЛОС, то відповідні сервери відносять до групи корпоративних, що підключаються звичайно до опорної мережі (див. мал. 3.3).

Поряд з архітектурою клієнт-сервер застосовують однорангові мережі, у яких будь-який вузол залежно від розв'язуваного завдання може виконувати функції, як сервера, так і клієнта. Організація взаємодії в таких мережах при числі вузлів більш декількох десятків стає досить складної, тому однорангові мережі знайшли переважне поширення в невеликі по масштабах САПР.

У відповідності зі способами комутації розрізняють мережі з комутацією каналів і комутацією пакетів. У першому випадку при обміні даними між вузлами А и В у мережі створюється фізичне з'єднання між А і В, яке під час сеансу зв'язку використовується тільки цими абонентами. Прикладом мережі з комутацією каналів може служити телефонна мережа. Тут передача інформації відбувається швидко, але канали зв'язку використовуються неефективно, тому що при обміні даними можливі тривалі паузи і канал «простоює». При комутації пакетів фізичного з'єднання, яке в кожний момент сеансу зв'язку з'єднувало б абонентів А і В, не створюється. Повідомлення розділяються на порції, називані пакетами, які передаються в розгалуженій мережі від А до В або назад через проміжні вузли з можливою буферизацією (тимчасовим запам'ятовуванням) у них. Таким чином, будь-яка лінія може розділятися багатьма повідомленнями, поперемінно пропускаючи при цьому пакети різних повідомленні з максимальним заповненням згаданих пауз.

2. Апаратура робочих місць в автоматизованих системах проектування і керування.

• Обчислювальні системи в САПР

У якості засобів обробки даних у сучасних САПР широко використовують робочі станції, сервери, персональні комп'ютери. Застосування більших ЕОМ і в тому числі суперэвм нехарактерно, так як вони дорогі і їх відношення продуктивність-ціна суттєво нижче подібного показника серверів і багатьох робочих станцій.

На базі робочих станцій або персональних комп'ютерів створюють АРМ.

Типовий склад обладнань АРМ: ЕОМ з одним або декількома мікропроцесорами, дискової, оперативної й кеш-пам’яттю та шинами, що служать для взаємного зв'язку обладнань: обладнання введення-виведення, що включають у себе, як мінімум, клавіатуру, мишу, дисплей; додатково до складу АРМ можуть входити принтер, сканер, плоттер (графобудівник) і деякі інші периферійні обладнання.

Пам'ять ЕОМ звичайно має ієрархічну структуру. Оскільки в пам'яті великого обсягу важко добитися одночасно високої швидкості запису й зчитування даних, пам'ять ділять на надшвидкодіючу кеш-пам'ять малої ємності, основну оперативну пам'ять помірного обсягу й порівняно повільну зовнішню пам’ять великої ємності, причому, у свою чергу, кеш-пам'ять часто розділяють на кеш першого й другого рівнів.

Наприклад, у персональних комп'ютерах на процесорах Pentium III кеш першого рівня має по 16 Кбайт для даних і для адрес, він і кеш другого рівня ємністю 256 Кбайт вбудовані в процесорний кристал, ємність оперативної пам'яті становить десятки-сотні Мбайтів.

Для зв'язку найбільш швидкодіючих обладнань (процесора, оперативної й кеш-пам'яті, відеокарти) використовується системна шина із пропускною здатністю до 1..2 Гбайт/с. Крім системної шини на материнськой плати комп'ютера є шина розширення для підключення мережного контролера й швидких зовнішніх обладнань (наприклад, шина РСI із пропускною здатністю 133 Мбайт/с) і шина повільних зовнішніх обладнань, таких, як клавіатура, миша, принтер і т.д.

Робочі станції в порівнянні з персональними комп'ютерами являють собою обчислювальну систему, спеціалізовану на виконання певних функцій. Спеціалізація забезпечується як набором програм, так і апаратно за рахунок використання додаткових спеціалізованих процесорів. Так, у САПР для машинобудування переважно застосовують графічні робочі станції для виконання процедур геометричного моделювання й машинної графіки. Ця спрямованість вимагає потужного процесора, високошвидкісної шини, пам'яті досить великої ємності.

Висока продуктивність процесора необхідна з тієї причини, що графічні операції (наприклад, переміщення зображень, повороти, видалення схованих ліній і ін.) часто виконуються стосовно всіх елементів зображення. Такими елементами в тривимірній (3D) графіці при апроксимації поверхонь полігональними сітками є багатокутники, їх число може перевищувати 10⁴. У той же час для зручності роботи проектувальника в інтерактивному режимі затримка при виконанні команд зазначених вище операцій не повинна перевищувати декількох секунд. По оскільки кожна така операція стосовно кожного багатокутника реалізується більшим числом машинних команд, необхідна швидкодія становить десятки мільйонів машинних операцій у секунду. Така швидкодія при прийнятній ціні досягається застосуванням поряд з основним універсальним процесором також додаткових спеціалізованих (графічних) процесорів, у яких певні графічні операції реалізуються апаратно.

У найбільш потужних робочих станціях у якості основних звичайно використовують високопродуктивні мікропроцесори зі скороченою системою команд (з Risc-Архітектурою), що працюють під керуванням однієї з різновидів операційної системи Unix. У менш потужних усе частіше використовують технологію Wintel ( тобто мікропроцесори Intel і операційні системи Windows). Графічні процесори виконують такі операції, як наприклад, пастеризація - представлення зображення в растровій формі для його візуалізації, переміщення, обертання, масштабування, видалення схованих ліній і т.п.

Типові характеристики робочих станцій: кілька процесорів, сотні мегабайтів оперативної й десятки гігабайтів зовнішньої пам'яті, наявність кеш-пам'яті, системна шина зі швидкостями від сотень мегабайтів у секунду до 1...2 Гбайт/с.

Залежно від призначення існують АРМ конструктора, АРМ технолога, АРМ керівника проекту й т.п. Вони можуть різнитися складом периферійних обладнань, характеристиками ЕОМ.

В АРМ конструктора (графічних робочих станціях) використовуються растрові монітори з кольоровими трубками. Типові значення характеристик моніторів перебувають у наступних межах: розмір екрана по діагоналі 17...24 дюйма (фактично зображення займає площу на 5...8 % менше, чим вказується в паспортних даних). Дозволяюча здатність монітора, тобто число помітних пікселей (окремих крапок, з яких полягає зображення), визначається кроком між отворами в масці, через які проходить до екрана електронний промінь в електронно-променевій трубці. Цей крок перебуває в межах 0.21... 0,28 мм, що відповідає кількості пікселей зображення від 800х600 до 1920х1200 і більш. Чим вище розв'язна здатність, тем ширше повинна бути смуга пропущення електронних блоків відеосистеми при однаковій частоті кадрового розгорнення. Смуга пропущення відеопідсилювача перебуває в межах ПО ... 150 Мгц, і тому частота кадрового розгорнення звичайно знижується з 135 Гц для дозволу 640 х 480 до 60 Гц для дозволу 1600 х 1200. Відзначимо, що чим нижче частота кадрового розгорнення, а це є частота регенерації зображення, тим помітніше мерехтіння екрана. Бажане, щоб ця частота була не нижче 75 Гц.

Що спеціально випускаються ЕОМ як сервери високої продуктивності звичайно мають структуру симетричної багатопроцесорної обчислювальної системи. У них системна пам'ять розділяється всіма процесорами, кожний процесор може мати свою сверхоперативную пам'ять порівняно невеликої ємності, число процесорів невелике (одиниці, рідко більш десяти). Наприклад, сервер Kmerprise 250 (Sun Microsystems) має один-два процесори, його ціпи залежно від комплектації коливається в діапазоні 24...56 тис. дол, а сервер Еnterprise 450 із чотирма процесорами сюїт від 82 до 95 тис. дол.

• Периферійні обладнання

Для введення графічної інформації з наявних документів у САПP використовують дигитайзери й сканери.

Дигитайзер застосовують для ручного введення. Він має вид кульмана по його електронній дошці переміщується курсор, на якому розташовані візир і кнопкова панель. Курсор має електромагнітний зв'язок із сіткою провідників в електронній дошці. При натисканні кнопки в деякій позиції курсору відбувається занесення на згадку інформації про координати цієї позиції. Таким чином, може здійснюватися ручна «сколювання» креслень.

Для автоматичного введення інформації з наявних текстових або графічних документів використовують сканери планшетного або протяжного типу. Спосіб зчитування оптичний. У скануючій голівці розмішаються оптоволоконні самофокусуючі лінзи й фотоелементи. Дозволяюча здатність у різних моделях становить від 300 до 800 крапок на дюйм (цей параметр часто позначають dpi). Зчитана інформація має растрову форму, програмне забезпечення сканера представляє її в одному зі стандартних форматів, наприклад TIFF. GIF, PCX. JPEG, і для подальшої обробки може виконати векторизацію - переклад графічної інформації у векторну форму, наприклад у формат DXF.

Для висновку інформації застосовують принтери й плоттеры. Перші з них орієнтовані на одержання документів малого формату (А3, А4), другі - на висновок графічної інформації па широкоформатні носії.

У цих обладнаннях переважно використовується растровий (тобто порядковий) спосіб висновку зі струминною технологією печатки. Друкуюча система в струминних обладнаннях містить у собі картридж і голівку. Картридж – це балон, заповнений чорнилом (у кольорових обладнаннях є кілька картриджів, кожний із чорнилом свого кольору). Голівка - матриця із сопів, з яких дрібні чорнильні краплі надходять на носій. Фізичний принцип дії голівки термічний або п'єзоелектричний. При термодруку викидання крапель із сопла відбувається під дією його нагрівання, що викликає утворення пари й викидання крапель під тиском. При п'єзоелектричному способі пропущення струму через п’єзоелемент приводить до зміни розміру сопла й викиданню краплі чорнила. Другий спосіб дорожче, але дозволяє одержати більш високоякісне зображення.

Типова дозволяюча здатність принтерів і плотерів 300 dpi, у цей час вона підвищена до 720 dpi. У сучасних обладнаннях керування здійснюється вбудованими мікропроцесорами. Типовий час висновку монохромного зображення формату А1 перебуває в межах 2...7 хв, кольоровою - в 2 рази більше.

Дигитайзери, сканери, принтери, плоттери можуть входити до складу АРМ або розділятися користувачами декількох робочих станцій у складі локальної обчислювальної мережі.

V. Підсумок заняття (5 хв.)

На сьогоднішній лекції ви дізналися про технічне забезпечення САПР, визначили вимоги, пропоновані до технічного забезпечення. Що собою представляє середовище передачі даних? Назвіть відомі вам типи мереж. Що входить до складу АРМ?

8