Norenkov.Osnovy.Avtomatizirovannogo.Proektirovania.2002 (525024), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Кроме системной шины на материнской платекомпьютера имеются шина расширения для подключения сетевого контроллера и быстрых внешних устройств (например, шина PCI с пропускной способностью 133 Мбайт/с) и шина медленных внешних устройств, таких, как клавиатура, мышь, принтер и т. п.Рабочие станции по сравнению с персональными компьютерами представляют собой вычислительную систему, специализированную на выполнение определенных функций. Специализация обеспечивается как набором программ,так и аппаратно за счет использования дополнительных специализированныхпроцессоров. Так, в САПР для машиностроения преимущественно применяютграфические рабочие станции для выполнения процедур геометрического моделирования и машинной графики.
Эта направленность требует мощного процессора, высокоскоростной шины, памяти достаточно большой емкости.Высокая производительность процессора необходима по той причине, чтографические операции (например, перемещения изображений, повороты, удаление скрытых линий и др.) часто выполняются по отношению ко всем элементам изображения.
Такими элементами в трехмерной (3D) графике при аппроксимации поверхностей полигональными сетками являются многоугольники, ихчисло может превышать 104. В то же время для удобства работы проектировщика в интерактивном режиме задержка при выполнении команд указанныхвыше операций не должна превышать нескольких секунд. Но поскольку каждая такая операция по отношению к каждому многоугольнику реализуется большим числом машинных команд, требуемое быстродействие составляет десятки миллионов машинных операций в секунду.
Такое быстродействие приприемлемой цене достигается применением наряду с основным универсальным процессором также дополнительных специализированных (графических)процессоров, в которых определенные графические операции реализуются аппаратно.В наиболее мощных рабочих станциях в качестве основных обычно используют высокопроизводительные микропроцессоры с сокращенной системойкоманд (с RISC-архитектурой), работающие под управлением одной из разновидностей операционной системы Unix. В менее мощных все чаще используют технологию Wintel (т.
е. микропроцессоры Intel и операционные системыWindows). Графические процессоры выполняют такие операции, как, например,растеризация — представление изображения в растровой форме для его визуализации, перемещение, вращение, масштабирование, удаление скрытых линийи т.
п.Типичные характеристики рабочих станций: несколько процессоров, сотни мегабайтов оперативной и десятки гигабайтов внешней памяти, наличие кэш-памяти, системнаяшина со скоростями от сотен мегабайтов в секунду до 1... 2 Гбайт/с.442.2. Аппаратура рабочих мест в автоматизированных системахВ зависимости от назначения существуют АРМ конструктора, АРМ технолога, АРМ руководителя проекта и т.
п. Они могут различаться составом периферийных устройств, характеристиками ЭВМ.В АРМ конструктора (графических рабочих станциях) используются растровые мониторы с цветными трубками. Типичные значения характеристик мониторов находятся в следующих пределах: размер экрана по диагонали 17... 24 дюйма (фактически изображение занимает площадь на 5 ... 8 % меньше, чемуказывается в паспортных данных). Разрешающая способность монитора, т. е.число различимых пикселей (отдельных точек, из которых состоит изображение), определяется шагом между отверстиями в маске, через которые проходит к экрану электронный луч в электронно-лучевой трубке.
Этот шаг находится в пределах 0,21 ... 0,28 мм, что соответствует количеству пикселейизображения от 800 х 600 до 1920 х 1200 и более. Чем выше разрешающаяспособность, тем шире должна быть полоса пропускания электронных блоковвидеосистемы при одинаковой частоте кадровой развертки. Полоса пропускания видеоусилителя находится в пределах НО ... 150 МГц, и потому частотакадровой развертки обычно снижается с 135 Гц для разрешения 640 х 480 до60 Гц для разрешения 1600 х 1200.
Отметим, что чем ниже частота кадровойразвертки, а это есть частота регенерации изображения, тем заметнее мерцание экрана. Желательно, чтобы эта частота была не ниже 75 Гц.Специально выпускаемые ЭВМ как серверы высокой производительностиобычно имеют структуру симметричной многопроцессорной вычислительнойсистемы. В них системная память разделяется всеми процессорами, каждыйпроцессор может иметь свою сверхоперативную память сравнительно небольшой емкости, число процессоров невелико (единицы, редко более десяти).Например, сервер Enterprise 250 (Sun Microsystems) имеет один-два процессора,его цена в зависимости от комплектации колеблется в диапазоне 24 ... 56 тыс.долл., а сервер Enterprise 450 с четырьмя процессорами стоит от 82 до 95 тыс.долл.Периферийные устройстваДля ввода графической информации с имеющихся документов в САПР используют дигитайзеры и сканеры.Дигитайзер применяют для ручного ввода.
Он имеет вид кульмана, по егоэлектронной доске перемещается курсор, на котором расположены визир и кнопочная панель. Курсор имеет электромагнитную связь с сеткой проводников вэлектронной доске. При нажатии кнопки в некоторой позиции курсора происходитзанесение в память информации о координатах этой позиции. Таким образомможет осуществляться ручная «сколка» чертежей.Для автоматического ввода информации с имеющихся текстовых или графических документов используют сканеры планшетного или протяжного типа.Способ считывания оптический. В сканирующей головке размещаются оптоволоконные самофокусирующиеся линзы и фотоэлементы. Разрешающая452.
Техническое обеспечение САПРспособность в разных моделях составляет от 300 до 800 точек на дюйм (этотпараметр часто обозначают dpi). Считанная информация имеет растровую форму, программное обеспечение сканера представляет ее в одном из стандартных форматов, например TIFF, GIF, PCX, JPEG, и для дальнейшей обработкиможет выполнить векторизацию — перевод графической информации в векторную форму, например в формат DXF.Для вывода информации применяют принтеры и плоттеры.
Первые из нихориентированы на получение документов малого формата (A3, А4), вторые — навывод графической информации на широкоформатные носители.В этих устройствах преимущественно используется растровый (т. е. построчный) способ вывода со струйной технологией печати. Печатающая система вструйных устройствах включает в себя картридж и головку. Картридж — баллон, заполненный чернилами (в цветных устройствах имеется несколько картриджей, каждый с чернилами своего цвета).
Головка — матрица из сопел, изкоторых мельчайшие чернильные капли поступают на носитель. Физическийпринцип действия головки термический или пьезоэлектрический. При термопечати выбрасывание капель из сопла происходит под действием его нагревания,что вызывает образование пара и выбрасывание капель под давлением. Припьезоэлектрическом способе пропускание тока через пьезоэлемент приводит кизменению размера сопла и выбрасыванию капли чернил. Второй способ дороже, но позволяет получить более высококачественное изображение.Типичная разрешающая способность принтеров и плоттеров 300 dpi, в настоящее время она повышена до 720 dpi.
В современных устройствах управлениеосуществляется встроенными микропроцессорами. Типичное время выводамонохромного изображения формата А1 находится в пределах 2 ... 7 мин, цветного — в 2 раза больше.Дигитайзеры, сканеры, принтеры, плоттеры могут входить в состав АРМили разделяться пользователями нескольких рабочих станций в составелокальной вычислительной сети.Особенности технических средств в АСУТПСпецифические требования предъявляют к вычислительной аппаратуре,работающей в составе АСУТП в цеховых условиях.
Здесь используют какобычные персональные компьютеры, так и специализированные программируемые логические контроллеры (ПЛК), называемые промышленнымикомпьютерами. Специфика ПЛК — наличие нескольких аналоговых и цифровыхпортов, встроенный интерпретатор специализированного языка, детерминированные задержки при обработке сигналов, требующих незамедлительногореагирования.
Однако ПЛК в отличие от персональных компьютеров IBM PCрассчитаны на решение ограниченного круга задач.В целом промышленные компьютеры имеют следующие особенности:1) работа в режиме реального времени (для промышленных персональныхкомпьютеров разработаны такие ОС реального времени, как OS-9, QNX, VRTX462.3. Методы доступа в локальных вычислительных сетяхи др.); 2) конструкция, приспособленная для работы ЭВМ в цеховых условиях(повышенные вибрации, электромагнитные помехи, запыленность, перепадытемпературы, иногда взрывоопасность); 3) возможность встраивания дополнительных блоков управляющей, регистрирующей, сопрягающей аппаратуры,что помимо специальных конструкторских решений обеспечивается использованием стандартных шин и увеличением числа плат расширения; 4) автоматический перезапуск компьютера в случае «зависания» программы; 5) повышенные требования к надежности функционирования.
В значительной мереспециализация промышленных компьютеров определяется программнымобеспечением. Конструктивно промышленный компьютер представляет собойкорзину (крейт) с несколькими гнездами (слотами) для встраиваемых плат.Возможно использование мостов между крейтами. В качестве стандартныхшин в настоящее время преимущественно используются шины VME-bus(Versabus Module Europe-bus) и PCI (Peripheral Component Interconnect).2.3. Методы доступа в локальных вычислительных сетяхМножественный доступ с контролем несущейи обнаружением конфликтовОдна из возможных сред передачи данных в ЛВС — отрезок (сегмент) коаксиального кабеля. К нему через аппаратуру окончания канала данных подключаются узлы — компьютеры и, возможно, общее периферийное оборудование.
Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены вузлах появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступак сети.Доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средойпередачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управлениедоступом к сети — это установление последовательности, в которой станцииполучают доступ к среде передачи данных.Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
