Информационное обеспечение (ИО) САПР

 

Информационное обеспечение САПР представляет собой всю совокупность данных проектирования вместе с программно –аппаратными средствами их управления.Основной задачей ИО своевременная выдача по запросу пользователя полной и достоверной информации в необходимом виде.

К ИО САПР предъявляются следующие требования:

1) хранение и поиск информации, представляющей результат ручных и автоматизированных процессов проектирования;

2) достаточный объем хранилищ информации.

Структура системы должна допускать возможность наращивания емкости памяти, при этом должны обеспечиваться компактность хранимой информации и минимальный износ носителей информации;

3) возможность быстрого внесения изменений и корректировки информации, доведения этих изменений до потребителя.

Основными компонентами ИО САПР являются: проектная и нормативно – справочная информационные базы.

Проектная информационная база содержат данные об объектах и процессах проектирования. Её формирование осуществляется при выполнении основных процедур и операций. Проектная информационная база динамична, интенсивно изменяется в процессе проектирования

Нормативно – справочная информационная база содержит данные из справочников, нормативов, каталогов и т.д. Формирование этой базы осуществляется при создании САПР. Эта база более статична, она редко изменяется в процессе проектирования.

Информационные базы обоих типов характеризуются большим объемом и сложностью обрабатываемых в них данных.

Информационные базы создаются в форме файловой системы, либо в форме банка данных.

Файловая система – совокупность файлов, организованных при помощи средств управления данными, имеющихся в операционной системе (ОС). Файл – это упорядоченная совокупность однотипных записей, каждая их которых есть набор данных. Характерным для файловой системы является то, что для организации связей между файлами разработчик САПР должен разрабатывать специальные программы. Поэтому информационная база САПР в форме файловой системы целесообразна только для тех САПР, объект и процесс проектирования которых сравнительно просты.

Наиболее высокой формой организации ИО для больших системявляются банки данных.

Банки данных должны обеспечивать:

а) сокращения времени поиска данных;

б) многократность использования данных;

в) простоту и удобство обращения к данным пользователей;

г) надежность хранения данных.

Банк данных – совокупность трех взаимосвязанных компонентов: базы данных, системы управления данных (СУБД) и комплекса вспомогательных программ.

База данных – совокупность данных, отражающих состояние компонент проектируемого объекта и отношение между ними, и находящихся в запоминающих устройствах ЭВМ и структурированные в соответствии с принятыми в данном банке данных правилами.

СУБД – совокупность лингвистических и программных средств, обеспечивающих функционирование банка данных, создание и ведение баз данных многими пользователями. С помощью СУБД производятся запись в БД, их выборка по запросам пользователя и прикладных программ, обеспечивается защита данных от искажений и несанкционированного доступа и т.д.

Комплекс вспомогательных программ. С их помощью осуществляется взаимодействие пользователей с базой данных.Этот комплекс создается разработчиком САПР.

Одним из важнейших преимуществ применения банка данных является возможность обеспечения независимости представления данных в прикладных программах от типов запоминающих устройств (ЗУ) и способов их физической организации. Это достигается построением двух уровней представления данных: логического и физического.

На логическом уровне данные представляются в виде, удобном для использования в прикладных программах или непосредственно проектировщиками.

Физический уровень представления данных отражает способ хранения и структуру данных с учетом их расположения на носителях информации в ЗУ ЭВМ.

По способам отражения связей между данными на логическом уровне различают модели: иерархическую, сетевую, реляционную.

Если данные и их связи имеют структуру графа, модель называют сетевой, если структуру дерева – иерархическая модель, если данные представлены в форме таблиц – реляционная модель.

Эти модели лежат в основе построения СУБД, поэтому различают реляционные, сетевые, иерархические СУБД.

В реляционной базе данных для поиска необходимых данных необходимо просмотреть все записи. Когда БД велика, т.е. когда записей много, то этот поиск затруднен.

Для больших БД используются сетевые или иерархические СУБД. В этих СУБД для организации поиска нужных записей используются понятия ключа и связи.

Ключ – уникальное имя записи. С помощью его производится идентификация каждой записи и упорядочение записей в файле. Например в качествеключа могут быть тип микросхемы или марка провода.

Однотипные записи группируются в сегменты.

Иерархическая БД имеет граф логической схемы в виде дерева (рис.1). Вершины дерева –сегменты, тип связи между вершинами – связь с несколькими связями («один- ко многим»). Это означает, что одна запись сегмента А связана со многими записями сегмента В и С.

 

А

В С

D Е F G H

 

Рис.1

 

Основное свойство иерархической модели данных – возможность доступа к любым данным только через корневой сегмент по единственному пути, что увеличивает время доступа. Из этого свойства вытекают и другие недостатки иерархической модели данных:

1) невозможность получить данные сегмента В без осуществления доступа к данным сегмента А;

2) если два сегмента содержат одинаковые данные, то эти данные в БД повторяются (например Е=F), т.ет имеет место избыточность данных, что особенно на физическом уровне (увеличивается место, занимаемые этими данными на магнитном диске). Избыточность на логическом уровне. напротив желательна, поскольку упрощает работу с данными.

3) иерархической упорядоченность данных усложняет операции удаления и включения данных;

4) если теряются данные В, то теряются данные и сегментов D и Е, т.е. удаление сегмента влечет за собой удаление подчиненных сегментов, поэтому операция удаления требует особой осторожности.

Достоинства иерархической модели данных:

1) наличие хорошо зарекомендовавших себя систем управления БД, основанных на ее применении;

2) простата понимания и использования;

3) обеспечение определенного уровня независимости данных;

4) простота оценки операционных характеристик благодаря заранее заданным взаимосвязи.

 

В качестве примера иерархической модели данных приведена часть справочной базы данных, описывающая электрические провода.

 

Например:

Провода

пПРррррррпровода Тип записи «Провода» - описываются общие характеристики авт.пров проводов (марка, ТУ, ГОСты, материал жилы т.д.)

Марка провода – это ключ. (БПДО, БФА, ПВА).

 

Тип записи «Сечение» - описываются данные по сечениям

Сечения

проводов сечениям проводов (погонное сопротивление, погонная масса гонная масса токовая нагрузка и т.д.). Сечение

провода – это ключ.

Ампер-секундная характеристика

Даны время-токовые характеристики проводов

 

Сетевая база данных имеет графическую логическую схему в виде графа (рис.2). В этом графе возможны замкнутые циклы. Вершины – сегменты, ребра в виде связи «один ко многим». Основная конструкция сетевых моделей это двухуровневое дерево – называемое набором.

 

А

 

 

В С D

 

E F G H

 

Рис.2

 

В этой базе данных возможны связи между любыми сегментами. Отсюда достоинства сетевой базы:

1) с точки зрения количества полезной информации сетевая модель может быть наиболее компактной, т.к. возможность установления любых связей между сегментами дает возможность избежать в БД сегментов с одинаковой информацией (отсутствия избыточности данных);

2) вход в сетевую модель в принципе возможен через любой из сегментов.

Основной недостаток сетевой модели состоит в ее сложности. Прикладной программист должен детально знать логическую структуру БД, посколько ему необходимо осуществлять навигацию среди различных по сути записей данных. Иначе говоря, программист должен представлять «свое» текущее положение в БД при «продвижение» по ней.

В качестве примера приведена часть проектной базы данных, описывающая электрические схемы систем ЭО автомобилей.

 

Модели

 

Изделия Режимы

 

Соединения

 

 

Тип записи «Модели» - определяет общие характеристики моделей автомобилей (номер модели автомобиля, название ит.д.). Ключ - номер модели.

Тип записи «Изделие» - определяет общие характеристики элементов электро схемы (позиционное обозначение, тип, название, функциональное назначение, например, фонарь передний левый, режимы работы: длительный, кратковременный т.д.). Ключ – позиционное обозначение изделия.

«Соединение»- определяет электрические связи схемы (позиционное обозначение провода, марка, сечение и т. д. Ключ - позиционное обозначение провода.

Типы записи «Режимы»- номер режима работы фидера.

Типы записей «Модели» и «Изделия» образуют набор, определяющий элементный состав ЭО конкретной модели автомобиля. Наборы «Изделия» и «Соединения» определяют адреса концов проводов, тем самым задавая топологию сети. Наборы «Изделия» - «Режимы» - отражают режимы работы фидеров. «Режимы» - «Соединения» определяют схемы фидеров по режимам.