Программные продукты и системы

Характернои чертой развития вычислительной техники является приближение ее к условиям работы пользователей. На ранних этапах своего развития эта техника использовалась для решения уникальных научных и инженерных задач, имеющих большой объем сложных вычислений. На последующих этапах развития вычислительной техники се применение значительно расширяется. Массовый характер приобретает решение сравнительно простых, но достаточно объемных задач. На этом этапе услуги пользователям оказываются через посредника, которым являются коллективы людей, обслуживающие вычислительный процесс. При этом пользователь вынужден был ожидать получения результатов решения задачи, не имея возможности внесения корректур в процессе ее решения, что приводило к значительным временным потерям. При создании уникальных изделий с таким положением вещей можно было еще мириться. Когда же на процесс создания изделий стали накладываться жесткие временные огра-ничения, то пакетный режим решения задач оказался неприемлемым.

Требования повышения эффективности использования вычислительной техники и оперативности решения задач привели к ее функциональной (проблемной) ориентации и созданию автоматизированных систем соответствующего назначения. К ним прежде всего следует отнести системы автоматизированного проектирования (САПР), которые предназначены для автоматизации инженерного труда. Первоначально САПР разрабатывались и продолжают разрабатываться по индивидуальным проектам в соответствий с требованиями заказчика.

Существенным шагом в развитии САПР явилось построение их на базе автоматизированных рабочих мест (АРМ). Стандартного определения понятия АРМ, однако, еще не существует. Документом, где используется понятие АРМ (без его формального определения), остается пока ГОСТ 23501.201-85 "Системы автоматизированного проектирования. Комплексы средств. Общие технические требования». В соответствии сданным ГОСТом, в зависимости от характеристик быстродействия его процессоров, объемов Оперативных и внешних запоминающих устройств АРМ подразделяются на классы высокой, средней и малой производительности.

АРМ, создаваемые на базе вычислительного комплекса СМ 1700, являются АРМами средней производительности.

Серийно выпускаемые АРМ являются законченными изделиями производственно-технического назначения и представляют собой программно-техническую и методологическую базу для создания САПР требуемого назначения. Поэтому использование АРМ позволяет во многих случаях исключить участие специализированных организаций в создании САПР, сокращая затраты и сроки их создания.

Наряду с развитием и совершенствованием методологии создания и использования средств вычислительной техники в ниде программно-технических комплексов (ПТК) АРМ, получает развитие и аналогичная методология создания и применения средств вычислительной техники (СВТ) в виде проблемно-ориентированных и потребительских комплексов (ПОК-ПК).

Эта методология предложена Советом но применению СВТ Межправительственной комиссии по сотрудничеству социалистических стран в ббласти вычислительной техники. Он предлагает следующее определение проблемно-ориентированных комплексов: это набор технических, методологических, проектных и организационных решений по реализации общих задач автоматизации объектов определенного класса. ПОК является базой для создания потребительских комплексов (ПК) для решения конкретных задач пользователя. Основной целью создания ПОК является максимальное сокращение сроков и снижение затрат при создании конкретных ПК. Создание ПК на базе ПОК может осуществляться синтезом модулей ПОК и параметрической настройкой (включая дополнительные модули технических и программных средств, специфических для конкретного ПК) на конкретные условия пользователя. Совокупность мер, положенных н основу внедрения СВТ в виде ПОК в рамках данной методологии, получила название «ПОК-технология». По аналогии реализация методологии внедрения СВТ в виде АРМ может быть названа «АРМ -технология». Технологии эти во многом схожи.

Однако «ПОК-тсхнология» охватывае г создание достаточно широкого класса систем (АСУ. АСУТП, САПР, АСНИ), а «АРМ-технология» нацелена на создание систем типа САПР. «ПСК-техиология» как средство разработки пользовательских систем широкого распространения не получила.

В отличие от понятия ПТК АРМ, понятие ПОК-ПК не зафиксировано в Государственных стандартах, а поэтому носит рекомендательный характер для разработчиков и пользователей автоматизированных систем и вычислительных комплексов. Разработчики и пользователи программно-технических средств САПР все в большей мере отдают предпочтение «АРМ-технологии».

Рис 1

Создание АРМ и систем, ориентированных на конечного пользователя, позволяет существенно сократить сроки и снизить затраты на внедрение автоматизированных систем, что является важным этапом в развитии концепции широкого применения вычислительной техники.

Применение АРМ в качестве программно-технической базы САПР является качественно новым этаном в развитии процесса автоматизации инженерного труда.

За рубежом не существует четкого разграничения понятий «САПР» и «АРМ». Эквивалентом этого понятия можно считать системы, обозначаемые терминами CAD/CAM — COMPUTER AIDED DESIGN/COMPUTER ArDED MANUFACTURING.

Такие системы получили широкое распространение на зарубежном рынке, о чем свидетельствует то обстоятельство, что в последнее десятилетие фирмы, выпускающие на рынок СВТ, предпочитают предлагать пользователю изделия, имеющие изначальную ориентацию на решение задач определенного класса, в том числе и системы типа CAD/CAM.

Многие капиталистические фирмы, концентрирующие усилия на разработке и промышленном выпуске систем типа CAD/САМ, ориентируют эти изделия на применение их в машиностроении, строительстве, радиоэлектронике.

Ведущими зарубежными фирмами по выпуску 32-разрядных АРМ являются INTERGRAPH, IBM, DEC. В последнее время на рынке АРМ все более прочные позиции начинают занимать фирмы, которые ранее не были заняты выпуском средств вычислительной техники: INTERGRAPH, SUN, APOLLO и др. Фирмы, выпускающие ЭВМ, постепенно теряют свои позиции на рынке АРМ. К их числу относятся IBM, HP, DEC и др. Зарубежные эксперты считают, что в ближайшее время успех будет сопутствовать тем фирмам, которые сумеют выпустить на рынок АРМ стоимостью не более 10 тыс. долларов. Такие АРМ начинают выпускать фирмы SUN и APOLLO.

Программные и технические средства АРМ образуют следующие три программно-технических «слои»: вычислительное ядро, вычислительный комплекс, собственно АРМ.

В вычислительном ядре осуществляется решение задач в самой общей форме.

Программно-технический «слой», формирующий вычислительный комплекс, обеспечивает общение пользователя с вычислительной средой (без учета специфики решаемых им задач)

Профаммно-технический «слой» определяет характер и функциональную ориентацию АРМ. В него входят программные и технические средства, необходимые для решения пользователем задач соответствующего класса.

В СССР Литовское ПО «Сигма» выпускает АРМ на базе 32-разрядных ЭВМ (СМ 1700) дли САПР конструирования изделий машиностроения и проектирования объектов строительства (АРМ СМ 1700-М и АРМ СМ 1700-С).

Такие АРМ строятся по следующему принципу: к вычислительному комплексу СМ 1700 определенного варианта комплектации (в данном случае СМ 1700.01) и с соответствующим программным обеспечением добавляются тех-

нические и программные средства, определяющие его функциональную ориентацию.

Ядром рассматриваемых АРМ начнется вычислительная машина СМ 2700 в составе:

•   процессор арифметико-логический СМ 2700. 2400;

•   процессор с плавающей запятой СМ 2700. 2008;

•   процессор консольный СМ 2700. 2805;

•   контроллер ОЗУ СМ 2700. 2007;

- модуль ОЗУ (1 Мбайт) СМ 1700. 3522;

•   контроллер связи многофункциональный СМ 1700. 4304;

•   консольное устройство внешней памяти на магнитной ленте СМ 5215;

•  консольное печатающее устройство СМ 6380. СМ 2700 в совокупности с рядом технических

и программных средств образует вычислительный комплекс (ВК). Так, в комплекс ВК СМ 1700.01 входят, кроме СМ 2700, следующие технические и программные средства:

•    внешнее запоминающее устройство на маг нитном диске СМ 1700. 5408 (общей емкостью 28 Мбайтов);

•    контроллер СМ 5112;

•    расширитель интерфейса (РИФ);

•    модуль ОЗУ (1 Мбайт) СМ 1700. 3522;

•    дисплей алфавитно-цифровой СМ 7238;

•    многофункциональная операционная система виртуальной памяти МОС ВП;

•    многофункциональная система программного диагностирования МСПД СМ 1700;

•    система микродиагностического обеспечения СМДО СМ 1700.

Вычислительный комплекс СМ 1700.01 с дополнительными техническими и программными средствами различной функциональной ориентации образует АРМ. В АРМ для конструктора машиностроения (АРМ СМ 1700-М) входят еще и такие технические и программные средства:

•  модуль ОЗУ (1 Мбайт) СМ 1700. 3522;

•  дисплей в алфавитно-цифровой СМ 7232—2 шт.,

•  дисплей алфавитно-цифровой с графическими возможностями СМ 7238.01—2 шт.;

•    видеотерминал растровый графический цвет ной СМ 7317;

•    устройство ввода графической информации (формат А4) СМ 6424.03;

•    устройство вывода графической информации (формат А1) СМ 6408.04 или СМ 6470.02 (фор мат A3);

•    внешнее запоминающее устройство на маг нитном диске типа «Винчестер» СМ 5514 (с тремя накопителями по 20 Мбайтов каждый) или СМ 5504 (с двумя накопителями по 121 Мбайт каждый);

•    внешнее запоминающее устройство на маг нитной ленте СМ 5309 (40 Мбайтов);

•    устройство печати растровое СМ 6334 (или СМ 6361М);

•    устройство ввода-вы вода на перфоленту управляющих программ для станков с ЧПУ СМ 1700. 6204;

•    комплект базового программного обеспечения БПО АРМ СМ 1700 (графическая интерактивная система, пакет деловой графики, пакет программ графической корневой системы, ком плекс программ поддержки графических устройств);

Рис 2

•   система программирования на языке ФОРТ РАН;

•   система драйверов ввода-вывода графических устройств.

Состав АРМ СМ 1700-С отличается от АРМ СМ 1700-М как в аппаратной, так и в программной его части. В состав АРМ-С вместо устройства ввода-вьгнода на перфоленту управляющих программ для станков с ЧПУ СМ 1700. 6204 включено устройство ввода графической информации (дигитайзер) CM 6418M1 (формат АО), а с целью расширения возможностей подключения внешних устройств и сетевой работы АРМ дополняется многофункциональным контроллером связи СМ 1700. 4304, Объем ВЗУ на магнитных дисках типа «Винчестер» в АРМ СМ 1700-С по сравнению с АРМ СМ 1700-М увеличен до 80 Мбайтов (4 НМД СМ 5514).

Программная поддержка процесса строитель-

ного проектирования в АРМ СМ 1700-С осуществляется посредством базового программного методического комплекса (ПМК). Для работы АРМа в локальной сети в состав его общесистемного ПМК включен пакет программ «СВЯЗЬ» с протоколом типа КЕРМИТ.

Приведенные выше программные и технические средства АРМ на базе ВК СМ 1700 формируют три пользовательских места. Два из них оснащены алфавитно-цифровым дисплеем СМ 7Э28 и дисплеем с графическими возможностями СМ 7238.01. Одно — алфавитно-цифровым дисплеем СМ 7238 и цветным растровым графическим видеотерминалом СМ 7317, а также устройством ввода графической информации (дигитайзером) СМ 6424.03.

Основные технические характеристики этих АРМ следующие: производительность процессора — 0,2 млн. on./сек. (по Гибсону для научно-технических задач), объем ОЗУ

— 4 Мбайта, объем ВЗУ АРМ СМ 1700-М — 128 Мбайтов (или 300 Мбайтов}, а АРМ СМ 1700-С— 148 Мбайтов (или 300 Мбайтов).

Структура АРМ CM 17U0-M и АРМ СМ 1700-С приведены на рис. 1 и рис. 2.

Поддержка выполнения функций АРМ обеспечивается операционной системой МО С ВП, программной системой диагностики, общесистемными и базовыми программно-методическими комплексами (ПМК). Функциональная ориентация АРМ на проведение того или иного характера работ обеспечивается за счет базовых ПМК, представленных в АРМ в виде комплектов базового программного обеспечения. Структура средств программной поддержки АРМ на базе ВК СМ 3700 представлена на рис. 3.

Базовое программное обеспечение (6ПО) описываемых АРМ предоставляет пользователю средства, необходимые для организации САПР соответствующей ориентации. Программным компонентом Б ПО, обеспечивающим работу с визуальным образом объекта проектирования, является графическая интерактивная система проектирования ГРИС, которая поддер-жияаст весь цикл проектирования — от создания объемной визуальной модели до отображения ее в виде чертежей, схем, изометрических и перспективных проекций и т. д. В БПО этих АРМ включен пакет программ деловой графики ИРГИС, позволяющий генерировать представление информации в виде графиков, диаграмм, гистограмм. С целью реализации функций стандартного графического интерфейса GKS в состав БПО включены пакеты программ графической корневой системы (ПП ГКС). Программная поддержка графических устройств, входящих в состав АРМ (видеотерминал СМ 7317, графопостроитель СМ 6408 и др.), осуществляется в БПО с помощью ряда программных средств ввода-вывода графической информации. Состав базового программного обеспечения АРМ на базе В К СМ 1700 приведен на рис. 4.

Развитие АРМ на базе ВК СМ 1700 будет осуществляться путем их совершенствования и расширения функциональных возможностей благодаря включению аппаратных и программных средств сетевой обработки и ряда ПМК, обеспечивающих выполнение инженерных расчетов методом конечных элементов и математическое моделирование состояния машиностроительных и строительных конструкций с отображением на экране цветного графического дисплея.