Структура технического обеспечения

Требования, предъявляемые к техническому обеспечению[21].

Техническое обеспечение САПР включает в себя различные технические средства (hardware), используемые для выполнения автоматизированного проектирования, а именно ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудова­ние, а также оборудование некоторых вспомогательных систем (например, измерительных), поддерживающих проектирование.

Используемые в САПР технические средства должны обеспечивать:

1. Выполнение всех необходимых проектных процедур, для которых имеется соответствующее ПО;

2. взаимодействие между проектировщиками и ЭВМ, поддержку интер­активного режима работы;

3. взаимодействие между членами коллектива, работающими над общим проектом.

Первое из этих требований выполняется при наличии в САПР вычисли­тельных машин и систем с достаточными производительностью и емкостью памяти.

Второе требование относится к пользовательскому интерфейсу и выпол­няется за счет включения в САПР удобных средств ввода-вывода данных и, прежде всего, устройств обмена графической информацией.

Третье требование обусловливает объединение аппаратных средств САПР в вычислительную сеть.

В результате общая структура ТО САПР представляет собой сеть узлов, связанных между собой средой передачи данных (рис. 1.3). Узлами (станциями данных) являются рабочие места проектировщиков, часто называемые ав­томатизированными рабочими местами (АРМ) или рабочими станциями (WS - Workstation), ими могут быть также большие ЭВМ (мейнфреймы), отдельные периферийные и измерительные устройства. Именно в АРМ должны быть средства для интерфейса проектировщика с ЭВМ. Что касается вычисли­тельной мощности, то она может быть распределена между различными узла­ми вычислительной сети.

Рис. 1.3. Структура технического обеспечения САПР

Среда передачи данных представлена каналами передачи данных, сос­тоящими из линий связи и коммутационного оборудования.

В каждом узле можно выделить оконечное оборудование данных (ООД), выполняющее определенную работу по проектированию, и аппаратуру окончания канала данных (АКД), предназначенную для связи ООД со средой передачи данных. Например, в качестве ООД можно рассматривать персональ­ный компьютер, а в качестве АКД — вставляемую в компьютер сетевую плату.

Канал передачи данных — средство двустороннего обмена данными, вклю­чающее в себя АКД и линию связи. Линией связи называют часть физической среды, используемую для распространения сигналов в определенном на­правлении; примерами линий связи могут служить коаксиальный кабель, витая пара проводов, волоконно-оптическая линия связи (BOJIC).

Близким является понятие канала (канала связи), под которым понимают средство односторон­ней передачи данных. Примером канала связи может быть полоса частот, вы­деленная одному передатчику при радиосвязи. В некоторой линии можно образовать несколько каналов связи, по каждому из которых передается своя информация. При этом говорят, что линия разделяется между несколькими каналами.

Типы сетей

Существуют два метода разделения линии передачи данных: временное мультиплексирование (иначе разделение по времени, или TDM— Time Division Method), при котором каждому каналу выделяется некоторый квант времени, и частотное разделение (FDM — Frequency Division Method), при котором каналу выделяется некоторая полоса частот.

 

a б в

Рис. 1.4. Варианты топологии локальных вычислительных сетей:

а — шинная; б — кольцевая; в — звездная

В САПР небольших проектных организаций, насчитывающих не более еди­ниц - десятков компьютеров, которые размещены на малых расстояниях один от другого (например, в одной или нескольких соседних комнатах), объединяю­щая компьютеры сеть является локальной. Локальная вычислительная сеть (ЛВС), или LAN (Local Area Network), имеет линию связи, к которой подклю­чаются все узлы сети. При этом топология соединений узлов (рис. 1.4) может быть шинная (bus), кольцевая (ring), звездная (star). Протяженность линии и число подключаемых узлов в ЛВС ограничены.

В более крупных по масштабам проектных организациях в сеть включены десятки-сотни и более компьютеров, относящихся к разным проектным и управленческим подразделениям и размещенных в помещениях одного или нескольких зданий. Такую сеть называют корпоративной. В ее структуре можно выделить ряд ЛВС, называемых подсетями, и средства связи ЛВС между собой. В эти средства входят коммутационные серверы (блоки взаи­модействия подсетей). Если коммутационные серверы объединены отделен­ными от ЛВС подразделений каналами передачи данных, то они образуют новую подсеть, называемую опорной (или транспортной), а вся сеть оказывается ие­рархической структуры.

Если здания проектной организации удалены друг от друга на значительные расстояния (вплоть до их расположения в разных городах), то корпоративная сеть по своим масштабам становится территориальной сетью (WAN — Wide Area Network). В территориальной сети различают магистральные каналы передачи данных (магистральную сеть), имеющие значительную протяженность, и каналы передачи данных, связывающие ЛВС (или совокупность ЛВС отдельного здания или кампуса) с магистральной сетью и называемые абонентской линией или соединением «последней мили».

Обычно создание выделенной магистральной сети, т. е. сети, обслуживаю­щей единственную организацию, обходится для нее слишком дорого. Поэтому чаще прибегают к услугам провайдера, т. е. организации, предоставляющей телекоммуникационные услуги многим пользователям. В этом случае внутри корпоративной сети связь на значительных расстояниях осуществляется через магистральную сеть общего пользования. В качестве такой сети можно ис­пользовать, например, городскую или междугородную телефонную сеть или территориальные сети передачи данных. Наиболее распространенной формой доступа к этим сетям в настоящее время является обращение к глобальной вычислительной сети Internet.

Для многих корпоративных сетей возможность выхода в Internet является желательной не только для обеспечения взаимосвязи удаленных сотрудников собственной организации, но и для получения других информационных услуг. Развитие виртуальных предприятий, работающих на основе CALS-технологий, с необходимостью подразумевает информационные обмены через террито­риальные сети, как правило, через Internet. Нужно, однако, отметить, что исполь­зование сетей общего пользования существенно усложняет задачу обеспечения информационной безопасности.

Структура ТО САПР для крупной организации представлена на рис. 1.5. Здесь показана типичная структура крупных корпоративных сетей САПР, на­зываемая архитектурой клиент — сервер. В сетях клиент — сервер выделяет­ся один или несколько узлов, называемых серверами, которые выполняют в сети управляющие или общие для многих пользователей проектные функции, а остальные узлы (рабочие места) являются терминальными, их называют кли­ентами, в них работают пользователи. В общем случае сервером называют совокупность программных средств, ориентированных на выполнение опреде­ленных функций, но если эти средства сосредоточены на конкретном узле вы­числительной сети, то тогда понятие «сервер» относится именно к узлу сети.

Сети клиент—сервер различают по характеру распределения функций между серверами, другими словами, их классифицируют по типам серверов. Различа­ют файл-серверы для хранения файлов, разделяемых многими пользователя­ми, серверы баз данных АС, серверы приложений для решения конкретных прикладных задач, коммутационные серверы (называемые также блоками взаимодействия сетей или серверами доступа) для взаимосвязи сетей и подсе­тей, специализированные серверы для выполнения определенных телеком­муникационных услуг, например серверы электронной почты.

В случае специализации серверов по определенным приложениям сеть назы­вают сетью распределенных вычислений. Если сервер приложений обслужи­вает пользователей одной ЛВС, то естественно назвать такой сервер локальным. Но поскольку в САПР имеются приложения и базы данных, разделяемые пользователями разных подразделений и, следовательно, клиентами разных ЛВС, то соответствующие серверы относят к группе корпоративных, подключаемых обычно к опорной сети (см. рис. 1.5).

Наряду с архитектурой клиент — сервер применяют одноранговые сети, в которых любой узел в зависимости от решаемой задачи может выполнять функции как сервера, так и клиента. Организация взаимодействия в таких сетях при числе узлов более нескольких десятков становится довольно сложной, поэтому одноранговые сети нашли преимущественное распространение в небольших по масштабам САПР.

Выход в сеть WAN

Корпоративные

серверы

Магистральная сеть

 

 

Локальный

сервер

 

 

Рис. 1.5. Структура корпоративной сети САПР

В соответствии со способами коммутации различают сети с коммутацией каналов и коммутацией пакетов. В первом случае при обмене данными между узлами А и В в сети создается физическое соединение между А и В, которое во время сеанса связи используется только этими абонентами. Примером сети с коммутацией каналов может служить телефонная сеть. Здесь передача ин­формации происходит быстро, но каналы связи используются неэффективно, так как при обмене данными возможны длительные паузы и канал «простаи­вает». При коммутации пакетов физического соединения, которое в каждый момент сеанса связи соединяло бы абонентов А и В, не создается. Сообщения разделяются на порции, называемые пакетами, которые передаются в раз­ветвленной сети от А к В или обратно через промежуточные узлы с возможной буферизацией (временным запоминанием) в них. Таким образом, любая линия может разделяться многими сообщениями, попеременно пропуская при этом пакеты разных сообщений с максимальным заполнением упомянутых пауз.