47389 (665790), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Основні принципи їх функціонування можна описати наступним чином.
Дисплейний процесор зчитує дисплейний файл (display list), який представляє собою послідовність кодів, що передаються додатком, які відповідають графічним командам. Дисплейний файл зберігається в розділі пам’яті, який називається дисплейним буфером (display buffer). Дисплейний процесор здійснює також завантаження дисплейного файлу в дисплейний буфер. Після цього дисплейний процесор формує необхідні напруги на вертикальних і горизонтальних парах пластин, що відхиляються таким чином, що електрон, який вилітає з катоду, потрапляє в необхідне місце внутрішньої поверхні передньої стінки електронно-променевої трубки (рис. 3).
Рис. 3. Поперечний розріз електронно-променевої трубки
Недоліком векторного графічного пристрою є те, що виникає ефект мерехтіння картинки, при його постійному перемальовуванні на екранні (обновлення картинки). Також недоліком є висока вартість пристроїв векторної графіки. Перевагою є те, що зображення можна відтворити з заданою точністю, що забезпечує будь-яке бажане розширення.
2.2 Растрові графічні пристрої
Принцип функціонування растрових графічних пристроїв можна описати наступним чином.
Дисплейний процесор приймає графічні команди від додатку, перетворює їх в точкове зображення, або растр, після чого зберігає растр в розділі пам’яті, який називається буфером кадру (frame buffet) (рис. 4).
Рис. 4. Компоненти растрового графічного пристрою
Растрові графічні пристрої повинні зберігати в своїй пам’яті зображення у вигляді растру, на відміну від векторних, які зберігають лише дисплейні файли. Тому вимоги до пам’яті в цих двох видів пристроїв відрізняються як і методи оновлювання зображення на екрані. Час оновлення залишається постійним незалежно від складності зображення. Буфер кадру в растрових пристроях вимагає більшої пам’яті, ніж дисплейний буфер в векторних графічних пристроях. Растрове зображення в буфері кадру може містити відомості про колір, якщо кожній точці (пікселю) будуть відповідати не один біт, а декілька.
2.3 Конфігурація апаратних засобів
Графічні пристрої рідко використовуються поодинці. Частіше всього вони об’єднуються в кластер того або іншого роду, який розрахований на обслуговування множини користувачів. Існують три типи основних варіантів конфігурації такого кластера.
Перша конфігурація складається з мейнфрейму (mainframe) і множини графічних пристроїв (рис.5).
Рис. 5. Мейнфрейм с графічними приладами
Графічні пристрої підключаються до мейнфрейму. До нього також підключаються і пристрої виводу, такі як принтери і плоттери. Так як така конфігурація може розглядатися як натуральне розширення існуючих обчислювальних середовищ, вона з готовністю приймається більшістю крупних компаній, у яких вже були метафрейми. Цей підхід до цих пір використовується виробниками автомобілів і кораблів, у яких є великі бази даних, які обробляються централізовано. Хоча є деякі недоліки. Він потребує великих початкових вкладень в апаратне і програмне забезпечення, а також обслуговування системи, що експлуатується коштує недешево. Обслуговування мейнфрейму завжди включає в себе розширення системної пам’яті і жорсткого диску, що для мейнфрейму обходиться значно дорожче, ніж для невеликих комп’ютерів. Крім того, оновлення операційної системи також є непростою задачею. Програми CAD/CAM/CAE потребують частої заміни в зв’язку з виходом нових, більш потужних версій і альтернатив, а також із-за помилок при первинному виборі програмного забезпечення. Програми CAD/CAM/CAE для мейнфреймів набагато дорожче, ніж аналогічні програми для менших комп’ютерів. Ще одним суттєвим недостатком централізованих обчислень є нестабільність часу відгуку (отклика) системи. В конфігурації з мейнфреймом додатки користувачів, які відносяться до різних графічних пристроїв, конкурують один з одним за обчислювальні ресурси мейнфрейму. Тому час відгуку (отклика) для любого конкретного графічного пристрою залежить від того, які задачі були запущені з іншого пристрою. Іноді час відгуку може бути досить великим для інтерактивної роботи з графікою, особливо коли інші користувачі вирішують складні обчислювальні задачі.
Друга конфігурація складається з автоматизованих робочих місць проектувальника (робочих станцій — workstations), об’єднаних в мережу (рис. 6).
Рис. 6. Робочі станції, об’єднані в мережу
До тієї ж мережі підключаються пристрої виводу — плоттери і принтери. Робоча станція — це графічний пристрій з власними обчислювальними ресурсами. Продуктивність робочих станцій збільшується вдвічі кожен рік при збереженні їх ціни. Даний підхід володіє ще й іншими перевагами. Користувач може працювати з будь-якої станції мережі, вибираючи її у відповідності зі своєю задачею, причому системні ресурси не будуть залежати від задач інших користувачів. Ще одна перевага — це відсутність необхідності в крупних первинних вкладеннях. Кількість робочих станцій і програмних пакетів може збільшуватися поступово, по мірі зростання потреб в ресурсах CAD/CAM/CAE. Це дуже вигідно, тому що вартість обладнання постійно падає.
Третя конфігурація аналогічна другій за винятком того, що замість робочих станцій використовуються персональні комп’ютери з операційними системами Windows 98 та ХР. Конфігурації на базі персональних комп’ютерів популярні в невеликих компаніях, особливо якщо продукти, що випускаються складаються з невеликої кількості деталей обмеженої складності, а також в компаніях, що використовують системи CAD/CAM/CAE головним чином для побудови креслень.
2.4 Програмні компоненти
Будь-яка програма, що використовується життєвому циклі продукту для скорочення часу і вартості розробки продукту, а також для підвищення його якості, може бути віднесена до класу CAD/САМ/САЕ.
Програми CAD дозволяють конструктору створювати форми і маніпулювати ними на моніторі в інтерактивному режимі, зберігаючи результати в базі даних. Однак в принципі будь-яка програма, що полегшує процес розробки, може бути названа програмою CAD. Наприклад спеціалізований додаток, що призначений для автоматизації проектування конкретної деталі або механізму, також вважається додатком CAD.
Будь-яка програма, що використовується в процесі виробництва продукту, вважається засобом САМ. Таким чином, до САМ відносяться програми для планування, управління і контролю виробничих операцій через прямий або непрямий комп’ютерний інтерфейс з виробничими ресурсами заводу. Прикладом може бути програма, яка формує план процесу виробництва деталі, або програма, яка пише програму для ЧПУ (числового програмного управління), моделює рух і контролює роботу станка в процесі обробки зовнішніх поверхонь деталі.
Програми САЕ використовуються для аналізу геометрії конструкції і дозволяють розробнику моделювати і вивчати поведінку продукту для покращення і оптимізації проекту. Типовим прикладом являється програма для розрахунку напруг, деформації або теплопередачі в деталі методом кінцевих елементів.
2.5 САПР на базі Windows
До недавніх пір промислові додатки домінували на ринку традиційних засобів CAD вищого класу. Персональні комп’ютери з часом стали неймовірно швидкими і потужними, а розробники програмного забезпечення почали випускати програмні продукти, які використовують переваги графічного середовища Windows. Перші програмні продукти цієї категорії були випущені в 1995 р., а перші версії більшості продуктів датовані 1996 р. Всі нові продукти володіли наступними загальними особливостями.
1. Вони розроблялися з максимальним використанням функцій Windows, .і тому їх інтерфейси виходили схожими з інтерфейсами інших програм Microsoft. Крім того, нові програми підтримували функції упровадження і зв’язування об’єктів (Object Linking and Embedding — OLE), характерні для офісних пакетів Microsoft. Таким чином, будь-які зображення трьохмірної деталі або пристрою, яке створено в пакеті геометричного моделювання, може використовуватися іншими програмами Microsoft. Функція OLE розширюється з метою включення підтримки трьохмірних даних, що значно полегшує передачу даних між різними системами CAD. Нова можливість називається OLE for Design & Manufacturing — OLE для проектування і виробництва.
2. В нових системах використовувався компонентний підхід, згідно якому важливі компоненти програмного забезпечення вибираються з доступних програм, після чого розробник системи об’єднує перевірені технології, зосереджуючи свою увагу на деталях, які відносяться безпосередньо до проектування.
3. Нові системи основані на об’єктно-орієнтованій технології. З точки зору програмування об’єктно-орієнтовані технологія означає написання модульних програм таким чином, щоб забезпечити незалежне повторне використання модулів. Типовою об’єктно-орієнтованою мовою програмування являється C++. Об’єктно-орієнтована технологія визначає також інтерфейс між системою і користувачем. Об’єктна орієнтованість інтерфейсу користувача означає, що кожен елемент інтерфейсу самостійно реагує на зміни в ситуації і на дії користувача. Об’єктно-орієнтована технологія використовується і для ефективного збереження даних. В звичайних системах CAD дані про деталі зберігаються в декількох файлах: один файл використовується для геометричної форми, другий — для сітки кінцевих елементів, третій — для траєкторії руху фрези станка з ЧПУ та ін. В об’єктно-орієнтованих системах всі дані, що відносяться до однієї деталі, зберігаються в одному файлі (нема ефекту дублювання інформації).
4. Системи підтримують або параметричне, або варіаційне моделювання. Обидва підходи дозволяють користувачу визначати форму, задаючи обмеження, а не характеристики окремих елементів цієї форми. Єдина різниця в тому, що в одному випадку обмеження враховуються одночасно, а в другому — послідовно. Прикладом безпосередньої роботи з елементами форми є визначення прямокутника як два набори паралельних відрізків, які знаходяться на конкретній відстані один від одного. Однак той же прямокутник може бути визначений за допомогою обмежень, наприклад завданням умови перпендикулярності суміжних відрізків на відстані між паралельними відрізками. Багато систем, які підтримують можливості параметричних або варіаційних моделювань, сприймають явні обмеження, такі як перпендикулярність і паралельність, безпосередньо з початкового ескізу користувача, дозволяючи зменшити об’єм даних, що вводиться. В тому випадку від користувача вимагається тільки ввести розміри, після чого він зможе змінювати форму, варуючи ці розміри. Така функція системи називається моделюванням по розмірам (dimension-driven modeling). Задати всі обмеження, які визначають геометрію, досить важко, особливо для складних деталей. В таких ситуаціях системам, які підтримують параметричне і варіаційне моделювання, необхідні додаткові відомості для проектування.
5. В системі вбудовується підтримка сумісного проектування через Internet. Ця підтримка дозволяє віддаленим користувачам працювати над однією і тією ж деталлю, маючи її перед очима на своїх екранах. Розробники можуть також перевіряти проект в цілому, порівнюючи свої деталі з деталями інших розробників. Для того щоб використати таку можливість необхідно описати деталь в форматі VRML (мова опису віртуальної реальності – Virtual Reality Modeling Language).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
