Лекция №1. Понятие проектирования (1244995), страница 2
Текст из файла (страница 2)
К подсистемам компьютера относятся процессор (процессоры), оперативная память, кэшпамять, шины, устройства ввода-вывода. В качестве надсистемы могут выступать вычислительная сеть,автоматизированная система, к которым принадлежит компьютер. Внутренние параметры — временавыполнения арифметических операций, чтения (записи) в накопителях, пропускная способность шин и др.Выходные параметры — производительность компьютера, энергопотребление, емкость оперативнойи внешней памяти, себестоимость, время наработки на отказ и др. Внешние параметры — напряжениепитания сети и его стабильность, температура окружающей среды и др.Модели проектирования.В проектных процедурах вместо еще не существующего проектируемого объекта оперируют некоторымквазиобъектом —моделью, которая отражает лишь некоторые интересующие свойства объекта.
Моделиназывают математическими моделями , если они формализованы средствами аппарата и языкаматематики. Математические модели могут быть геометрическими и топологическими, динамическими истатическими, детерминированными и стохастическими, аналоговыми и дискретными, численными,имитационными и т.д..
В зависимости от принадлежности к тому или иному иерархическому уровню выделяютмодели системного, функционально-логического, макроуровня (сосредоточенные) и микроуровня(распределенные).Вычислительная математическая модель в общем случае представляет собой алгоритм вычислениявектора выходных параметров при заданных внутренних и внешних параметрах. Выходные параметры могутбыть двух типов: во-первых, это параметры-функционалы, примеры таких параметров: амплитудысигналов, временные задержки, мощности рассеивания и т.п. Во-вторых, это граничные значениядиапазонов внешних переменных, в которых сохраняется работоспособность объекта.Под компьютерной моделью чаще всего понимают:условный образ объекта или некоторой системы объектов (или процессов), описанный с помощьювзаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, графиков, рисунков, анимационныхфрагментов, гипертекстов и т.
д. и отображающий структуру и взаимосвязи между элементами объекта.Компьютерные модели такого вида являются структурно-функциональными.отдельную программу, совокупность программ, программный комплекс, позволяющий с помощьюпоследовательности вычислений и графического отображения их результатов воспроизводить (имитировать)процессы функционирования объекта. Такие модели принято называть имитационными.Моделирование состоит из этапов формирования модели (modeling) и исследованиямодели (simulation). Формирование модели включает две процедуры: разработку моделей отдельныхкомпонентов и формирование модели системы из моделей компонентов.
Как правило, модели компонентовразрабатываются специалистами в прикладных областях, знающими требования к моделям и формам ихпредставления в САПР. Созданные модели включаются в библиотеки моделей прикладных программ анализа.На маршруте проектирования каждого нового объекта обычно выполняется вторая процедура (рис. 2) —формирование модели системы с использованием библиотечных моделей компонентов. При применениипрограммного обеспечения пользователь описывает исследуемый объект на входном языке программыанализа не в виде системы уравнений, которая будет получена автоматически, а в виде списка элементовструктуры, эквивалентной схемы, эскиза или чертежа конструкции.Структура процесса решения задачи проектированияРис.2 Проектная процедура в ECADИсследование модели (simulation) — сводится к решению уравнений математической модели ивычислению вектора выходных параметров Y в граничных значениях переменных. Для этогоиспользуются специальные программы (САЕ).
Выполнение анализа и сопоставление полученных результатовс ожидаемыми значениями называют процедурой верификации.Процедуры проектирования1. Разделение системы на иерархические уровни2. Анализ и моделирование системы и подсистем-создание моделей сложных систем (в англоязычном написании — modeling);-анализ свойств систем на основе исследования их моделей (simulation)3. Синтез и оптимизация системы и подсистем.-структурный синтез-выбор численных значений параметров элементов (параметрический синтез).Структура систем автоматизированного проектированияКак и любая сложная система, САПР состоит из подсистем. Различают подсистемы проектирующие иобслуживающие.Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерамипроектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического моделирования механическихобъектов, изготовления конструкторской документации, схемотехнического анализа (для ECAD это MicrowaveOffice, HFSS, тд), трассировки соединений в печатных платах и пр.
Они делятся на объектные —выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектовпроектирования, и инвариантные — выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции,имеющие смысл для многих типов объектов проектирования.Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, ихсовокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР. Типичными обслуживающимиподсистемами являются подсистемы графического ввода-вывода, подсистемы управления проектнымиданными, подсистемы разработки и сопровождения программного обеспечения CASE (Computer AidedSoftware Engineering), обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных вСАПР.Структурирование САПР по различным аспектам обусловливает появление 7 видов обеспеченияСАПР.-техническое обеспечение , включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийныеустройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);-математическое обеспечение , объединяющее математические методы, модели и алгоритмы длявыполнения проектирования-программное обеспечение , представляемое компьютерными программами САПР;-информационное обеспечение , состоящее из баз данных (БД), систем управления базами данных(СУБД), а также включающее другие данные, используемые при проектировании;-лингвистическое обеспечение , выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ,языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;-методическое обеспечение , включающее различные методики проектирования, иногда к МетОотносят также математическое обеспечение;- организационное обеспечение , представляемое штатными расписаниями, должностнымиинструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.+ В САПР, как проектирующей системе, выделяют также эргономическое и правовое обеспечение.Эргономическое обеспечение объединяет взаимосвязанные требования, направленные на согласование психологических,психофизиологических, антропометрических характеристик и возможностей человека с техническими характеристикамисредств автоматизации и параметрами рабочей среды на рабочем месте.Правовое обеспечение состоит из правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании САПР, июридический статус результатов ее функционирования.Базой данных называют упорядоченную совокупность данных, отображающих свойства объектов и ихвзаимосвязи в некоторой предметной области.
Доступ к БД для чтения, записи и модификации данныхосуществляется с помощью систем управляемых баз данных (СУБД), а совокупность БД и СУБДназывают банком данных (БнД). Вся совокупность используемых при проектировании данных называетсяинформационным фондом САПР.Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, целевомуназначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы — ядра САПР.По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР.- САПР для применения в отраслях общего машиностроения.
Их часто называютмашиностроительнымиили MCAD (Mechanical CAD) системами – это Siemens NX, CATIA, PTC, SolidWork, Solid Edge, Компас и пр.- САПР в области радиоэлектроники : системы ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic DesignAutomation).- САПР в области архитектуры и строительства.- САПР больших интегральных схем (БИС), САПР летательных аппаратов, САПР электрических машин и т.п.По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР:-САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования, где основнойпроцедурой проектирования является конструирование, т.е.
определение пространственных форм ивзаимного расположения объектов.-САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложныхматематических расчетах перерабатывается большой объем данных - PLM-САПР на базе конкретного прикладного пакета, например, расчета прочности по методу конечныхэлементов (МКЭ), программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типаMathCAD, Matlab.С чего начинался САПРУже более 100 лет в производственной практике существует система, предполагающая разделение труда.Примером может служить цепочка: дизайнер — конструктор — технолог — рабочий. Каждый субъектэтой цепочки преобразует и передает определенного вида информацию (техническое решение).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
