Общесистемное программное обеспечение

Программой называют законченную совокупность команд, необходимых для выполнения определенной задачи. Программирование — это процесс составления такой программы.

Программное обеспечение (ПО) САПР включает совокупности программ общего и специального назначения.

Общесистемное ПО предназначено для планирования и организации процесса обработки информации, ввода-вывода, управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ и других вспомогательных операций обслуживания на ЭВМ. Этот вид программного обеспечения называют обычно операционной системой (ОС). ОС является чрезвычайно сложной и трудоемкой для разработки системой. Она предоставляется пользователю САПР ТП в готовом виде в качестве обязательного обеспечения комплекса технических средств. В программном обеспечении ЕС ЭВМ имеется несколько различных ОС. ОС ЕС включает два основных компонента:

 1) управляющую программу;

 2) обрабатывающие программы.

 Управляющая программа предназначена для управления обрабатывающими программами. Функции управления разделяются на три основные группы: управление данными, управление заданиями, управление задачами.

 В функции управления данными входит эффективное планирование и управление обменом данными между основной (оперативной) памятью и внешними устройствами; представление пользователю гибких способов организации и доступа к данным.

 В функции управления заданиями входит обработка непрерывного потока заданий почти без вмешательства оператора: считывание задания из потока, организация очереди заданий, распределение

устройств ввода-вывода, передача управления супервизору и т. д. Управление задачами осуществляется основной управляющей программой — супервизором, ее называют также монитором, диспетчером или резидентной программой.      Супервизор при исполнении программ пользователя находится в оперативной памяти и выполняет следующие функции: обработку прерываний, удовлетворение запросов косновной памяти, передачу управления модулями задачи, завершение задачи и т. д. Супервизор реализует в ЭВМ мультипрограммный режим разделения времени.

 К обрабатывающим программам относятся сервисные программы, трансляторы с основных языков программирования и библиотека стандартных программ для решения типовых задач.

 Сервисные программы предназначены выполнять функции, часто встречающиеся при обработке данных, например редактирование, связывание и другие манипуляции с программами и данными. В сервисные программы входят редактор связи, программы сортировки- объединения и набор вспомогательных программ по отладке и перезаписи.

 Трансляторы с языков программирования, входящие в состав ОС, используются для трансляции прикладной программы пользователя, называемой исходным модулем, в программу на машинном языке, называемую объектным модулем.

 Объектные модули проходят еще один этап — этап редактирования, на котором они обрабатываются программой редактор связи. Пользователь на этом этапе может собирать свою программу из от- дельных частей (модулей), написанных в разное время и, возможно, на различных алгоритмических языках. После редактирования получается загрузочный модуль, в котором используют относительные адреса. Для того чтобы программа могла быть непосредственно исполнена на ЭВМ, нужно относительные адреса заменить на абсолютные.   Такая замена адресов и последующая загрузка в определенное место оперативной памяти в ОС ЕС осуществляется программой выборки. После этой процедуры построенный модуль называется абсолютным.

 Таким образом, программа пользователя перед исполнением проходит путь от исходного модуля до абсолютного.

 

Специальное программное обеспечение

 

Специальное ПО реализует алгоритмы для выполнения проектных операций и процедур. Программы специального ПО в САПР группируются в пакеты прикладных программ (ППП). Каждый ППП ориентирован на обслуживание задач отдельной подсистемы САПР и характеризуется определенной специализацией. Поэтому функции ППП конкретной подсистемы тесно связаны с перечнем задач, реализуемых на соответствующем уровне проектирования.

Обычно ППП состоит из отдельных непересекающихся подпрограмм — модулей, каждый из которых способен выполнить одну  из рабочих (проектных) или обслуживающих (вспомогательных) функций. Модули могут соединяться друг с другом по заданию пользователя, образуя требуемые программы. Процедуру сборки прикладной программы из имеющихся в ППП модулей производит специальная управляющая программа — монитор.

 В специальное ПО наряду с ППП, разрабатываемым человеком при создании САПР, входят и рабочие программы, составляемые автоматически в ЭВМ для каждого нового объекта и маршрута его проектирования. Рабочие программы составляются из библиотечных и генерируемых модулей. Библиотечные модули реализуют математические модели элементов, типовые методы и алгоритмы, применяемые при решении задач проектирования многих объектов. Генерируемые модули реализуют математическую модель системы

~ и являются результатом трансляции с входного языка.

Получение рабочих программ возможно методом компиляции либо методом интерпретации.

 Методом компиляции каждая арифметическая операция вычислительного процесса в рабочей программе преобразуется в ряд отдельных команд. При компиляции этапы трансляции и счета четко разделены и полученная рабочая программа линейна, т. е. состоит из команд, перерабатывающих информацию, без каких-либо служебных команд типа передач управления, организации циклов и т. д. Скомпилированные программы экономичны по затратам машинного времени (не имеют никаких дополнительных служебных команд), но требуют значительных затрат машинной памяти (каж- дой операции соответствует ряд команд, занимающих несколько ячеек памяти).

Метод интерпретации подразумевает, что рабочая программа не создается в окончательном виде до начала этапа счета: она будет генерироваться по частям при переходе от исполнения предыдущей директивы входящего языка к последующей. При этом затраты машинного времени возрастают (в итерационном вычислительном процессе приходится многократно повторять выполнение одних и тех же вспомогательных команд, генерирующих части рабочей программы), но сокращаются затраты машинной памяти (не нужно хранить всю скомпилированную рабочую программу).

На практике чаще всего используют элементы обоих методов генерации рабочих программ. Чем выше частота использования программ (это характерно для программ самых низких уровней), тем более обоснованным будет применение метода компиляции. Метод интерпретации преобладает при генерировании программ более высоких уровней, он является основным при реализации диалогового режима САПР.

 

 МЕТОДИЧЕСКОЕ И ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР

Методическое обеспечение

Создание комплекса средств автоматизации проектирования сопровождается разработкой различных видов документов, определяющих состав, содержание и функциональное назначение всех видов обеспечения САПР.

Совокупность документов, устанавливающих состав, правила отбора и эксплуатации средств обеспечения автоматизированного проектирования, называется методическим обеспечением. Сюда входят:

· пояснительная записка;

· задание на строительные, электротехнические, санитарно- технические и другие подготовительные работы (при необходимости);

· план мероприятий подготовки предприятия-пользователя к вводу

· в действие САПР;

· планировки размещения технических средств с нанесенными линиями связи между ними;

· технико-экономические показатели САПР;

· комплект эксплуатационных документов.

Основным документом, разрабатываемым в рамках методического обеспечения, является пояснительная записка, которая содержит следующие разделы: общие положения; назначение

и область применения; описание процесса проектирования; общее описание системы; описание видов обеспечения; описание подсистем; связь САПР с другими системами проектирования и управление производственными подразделениями.

Для предприятия-пользователя, обеспечивающего функционирование САПР после ее внедрения, разрабатывается специальный комплект эксплуатационных документов, который объединяет общее описание САПР и инструкции по эксплуатации комплекса средств автоматизации проектирования.

Общее описание НАПР включает сведения о назначении, составе

и взаимодействии элементов комплекса средств автоматизации проектирования и последовательности действий при автоматизированном проектировании.

Инструкции по эксплуатации комплекса средств автоматизации проектирования содержат правила эксплуатации службой САПР этого комплекса. Сюда входят следующие виды документов: руководство по использованию; описание применения; руководство системного программиста; руководство программиста; руководство оператора; описание входного языка; контрольные примеры.

Организационное обеспечение

 

 Успешное внедрение и функционирование САПР во многом:. зависит от создания opганизационного обеспечения — совокупности документов, определяющих состав проектной организации и ее подразделений, функциональные связи между ними, порядок подготовки и прохождения проектов, необходимых для автоматизированного проектирования.

Организационное обеспечение включает два основных вида документов:

 положение о службе САПР;

программы подготовки специалистов-пользователей САПР с перечнем необходимых пособий и методических материалов.

Положение о службе НАПР рассматривает функции и структуру службы САПР, а также определяет взаимоотношения подразделений этой службы.

При внедрении САПР на предприятии необходимо организовать при отделе главного конструктора (технолога) специализированное подразделение (сектор или отдел) по САПР. Это подразделение находится вне существующих служб АСУ и вычислительных центров, имеющих собственные задачи. Обязанности персонала специализированного подразделения ограничены обеспечением функционирования технических средств.

Специализированные подразделения, являющиеся пользователями САПР, должны выполнять следующие виды работ:

· разрабатывать на основе практического опыта автоматизированного проектирования в родственных организациях перспективные планы внедрения САПР;

· определять состав технических средств, необходимых для внедрения САПР;

· получать у разработчиков программное обеспечение для автоматизации проектно-конструкторских работ и документацию к нему;

· организовывать централизованное хранение документации по программному обеспечению и программ на машинных носителях, а также поддерживать эти программы в работоспособном состоянии;

· получать у разработчиков системы и в родственных организациях, уже внедривших САПР, массивы справочно-нормативной информации, необходимой для машинного выполнения проектных работ, организовывать с привлечением специализированных подразделений предприятия пополнение и корректировку этих массивов с учетом специфики рассматриваемого типа производства;

· получать ГОСТЫ, ОСТЫ и другие руководящие материалы по САПР, разрабатывать стандарты предприятия и инструкции, устанавливающие порядок внедрения автоматизированного проектирования, а также следить за их выполнением;

· организовывать обучение сотрудников работе с помощью САПР; оценивать эффективность использования САПР.

Наряду с перечисленными видами работ специализированные подразделения по САПР могут проводить работу по совершенствованию имеющихся и созданию новых подсистем САПР. Для этого необходимо выполнить:

· анализ последовательности и особенности обработки информации при проектировании с целью определения возможности, целесообразности и очередности автоматизации проектных работ;

· подготовку технического задания на разработку подсистемы;

· согласование технического задания с различными подразделениями предприятия, использующими результаты автоматизированного проектирования;

· разработку проекта доработки или создания новой САПР;

· разработку программных модулей по согласованным алгоритмам с соответствующими базовыми организациями и контроль за программированием, осуществляемым в других организациях;

· ввод разработанных программных модулей и подготовленных массивов информации соответственно в библиотеку и банк данных системы.

 Кроме того, в головных организациях по САПР следует получить специализированные общесистемные программные средства (в том числе входного языка) системы, подходящих прикладных программных модулей из числа разработанных ранее и инструкций, которые должны соблюдаться при разработке дополнительных модулей для того, чтобы они могли быть включены в создаваемую САПР.

 Наиболее эффективным способом создания и внедрения САПР является ее разработка на самом предприятии силами специализированных подразделений по САПР с привлечением других организаций, в том числе НИИ и вузов. Для руководства этой работой на предприятии назначается главный конструктор САПР.

 Разработку и тиражирование комплексов средств автоматизации проектирования, типовых подсистем и компонентов САПР производят головные организации по САПР и специально выделенные для этого организации. Из числа научно-исследовательских или проектных организаций министерства выделяют головную организацию по САПР в отрасли и при необходимости ведущую организацию по САПР в подотрасли с ориентацией на определенные виды объектов проектирования.

 Головные (ведущие) организации по САПР выполняют следующие функции:

· проводят единую техническую политику по созданию САПР в организациях отрасли (подотрасли);

· координируют все работы по созданию САПР в организациях отрасли (подотрасли);

· обеспечивают создание и развитие фонда компонентов САПР; создают, как правило, собственную САПР.

Для руководства работой по созданию и развитию САПР в отрасли (подотрасли) назначается главный конструктор САПР отрасли по видам объектов и процессов проектирования.