Программное обеспечение (ПО) САПР представляет собой совокупность программ, процедур и правил, написанных с использованием специализированных языковых средств и предназначенных для применения в САПР. К ПО предъявляются следующие основные требования:

• эффективность по быстродействию и затратам памяти;

• удобство пользовательского интерфейса;

• надежность и достоверность получения результатов;

• открытость относительно внесения изменений в процессе эксплуатации программ;

• программно-аппаратная независимость или кроссплатформенность, т. е. возможность использования программ на ПЭВМ разных типов под управлением различных операционных систем.

В ПО выделяют общесистемную, базовую и прикладную составляющие.

Общесистемное ПО включает совокупность программ для управления, контроля и планирования вычислительного процесса, распределения ресурсов, ввода-вывода данных и других операций. Основным компонентом системного ПО САПР является операционная система (ОС). Операционные системы отличаются друг от друга особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (технической частью ПЭВМ), областями использования и многими другими свойствами. Все существующие ОС можно условно разделить на локальные и сетевые.

Локальная ОС предоставляет пользователю доступ к файлам, устройствам хранения информации и периферийному оборудованию в рамках одного компьютера.

Сетевая ОС позволяет обеспечить взаимодействие компьютеров в сети, предоставляя клиентам такие услуги, как регистрация, аутентификация пароля, доступ к периферии (принтер, сканер, плоттер и др.), сетевое администрирование и совместное использование файлов данных. Подавляющее большинство современных ОС являются сетевыми. СредисамыхизвестныхОСнеобходимовыделитьMicrosoftWindows, UNIX (UNIplexedInformationandComputingSystem), Linux (LinusUnix), FreeBSD (FreeBerkleySoftwareDesign), Solaris, MacOS (MacintoshOS), NovellNetware (NetworkWare), IBMLANServer.

Операционная система – это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначением которого является – организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. Как только операционная система запускается, она управляет всем программным и аппаратным обеспечением компьютера.

Современные операционные системы используют Графический Интерфейс Пользователя (ГИП, по англ. GUI – Graphical User Interface). GUI позволяет использовать мышь, клавиатуру и джойстик для управления экранными объектами (иконки, кнопки, значки, меню), которые представлены пользователю на дисплее, в виде сочетании графики и текста. GUI каждой операционной системы имеет свой внешний вид, но все они разработаны так, чтобы быть максимально простым в использовании.

Существуют три наиболее популярных операционных систем для компьютеров:Microsoft Windows, Apple Mac Os X, Linux.

Microsoft Windows

Компания Microsoft создала операционную систему Windows в начале 1980-х годов

Семейство MicrosoftWindows:

· Windows 95-98

· Windows NT 4

· Windows 2000

· Windows ME

За последующие годы было выпущено много версий Windows. Наиболее популярныеиз них:

· Windows 10 (2015)

· Windows 8 (2012)

· Windows 7 (2009)

· WindowsVista (2007)

· Windows XP (2001)

Windows 10 – операционная система для персональных компьютеров, разработанная корпорацией Microsoft в рамках семейства Windows NT. Первая предварительная версия Windows 10 была выпущена 30 сентября 2014 года для корпоративных клиентов. Это первая операционная система Microsoft, которая официально распространяется не только с серверов поставщика, но и с компьютеров ее пользователей.

Значимые нововведения – это голосовая помощница Кортана, возможность создания и переключения нескольких рабочих столов, обновленный интерфейс и др. Лицензионное соглашение Windows 10 позволяет компании Microsoft собирать многочисленные сведения о пользователе, историю его интернет-деятельности, пароли к сайтам и точкам доступа, данные набираемые на клавиатуре и многое другое.

Windows 8 – операционная система, принадлежащая к семейству ОС MicrosoftWindows. В продажу поступила 26 октября 2012 года. В отличие от своихпрдшественников Windows 8 использует новый интерфейс под названием Metro. Также в системе присутствует «классический» рабочий стол в виде отдельного приложения. Вместо меню «Пуск» в интерфейсе используется «активный угол», нажатие на которой открывает стартовый экран.

Основные нововведения – функция «Семейная безопасность», новая панель управления, новый Диспетчер задач, Магазин приложений Windows Store и др.

Windows 7 - пользовательская операционная система семейства Windows NT, поступила в продажу 22 октября 2009 года. В этой операционной системе реализована поддержка Unicode 5.1.

В систему встроено около 120 фоновых рисунков, уникальных для каждой страны и языковой версии. Также в Windows 7 была улучшена совместимость со старыми приложениями. Проигрыватель WindowsMediaPlayer 12 получил новый интерфейс. Функция Удаленного рабочего стола тоже потерпела изменения. Была введена поддержка интерфейса AeroPeek, Direct 2D и Direct 3D 10.1, поддержка нескольких мониторов, расширений мультимедиа, DirectShow, а также возможность воспроизведегия звука с инзкими задержками.

Новая версия DirectX, которая впервые выпустилась именно в составе этой операционной системы, имеет следующие улучшения: добавлена поддержка новых вычислительных шейдеров, появились новые алгоритмы компрессии текстур, возможность многопоточного рендеринга и др. Изменилась и панель задач, она увеличена на 10 пикселей и имеет обновленный внешний вид.

WindowsVista – операционная система семейства Windows NT производства корпорации Microsoft. Построена на основе гибридного ядра NT версии 6.0. Официально для корпоративных клиентов была выпущена 30 ноября 2006 года, а для обычных клиентов продажи системы начались 30 января 2007 года.

В WindowsVista обновлена подсистема управления памятью и вводом-выводом. Также новой функциональностью является «Гибридный спящий режим», при использовании которого содержимое оперативной памяти записывается на HDD, но из памяти также не удаляется. Также WindowsVista имеет новый логотип.

С 28 июля 2005 года разработчикам и IT-профессионалам была разослана первая бета-версия. В ней были представлены основы новой арзитектуры системы и все разработанные на тот день технические возможности. Основные нововведения:

· По утверждению Microsoft, время загрузки системы меньше, чем в Windows XP

· Боковая панель Windows: прозрачная панель сбоку экрана, где пользователь может разместить мини-приложения (гаджеты)

· Windows Shell: панель предварительного просмотра позволяет пользователям просматривать миниатюры различных файлов и просмотр содержимого документа

AppleMac OS X

OS X – проприетарная(патентованная, не свободная) операционная система производства Apple.

В OS X используется ядро XNU, основанная на микроядре Mach и содержащие программный код, разработанный компанией Apple, а также код из OC NeXTSTEP иFreeBSD.

Операционная система OS X значительно отличается от предыдущих, «классических» версий Mac OS. Основа этой системы – POSIX-совместимая операционная системаDarwin, являющаяся свободным программным обеспечением.

Также OS X отличается высокой устойчивостью. В этой операционной системе используется вытесняющая многозадачность и защита памяти, позволяющие запускать несколько изолированных друг от друга процессоров, каждый из которых не может прервать или модифицировать все остальные.

Наиболее заметно здесь изменился графический интерфейс, который получил название Aqua.

Основами OS X являются:

· Подсистема с открытым кодом – Darwin (ядро Mach и набор утилит BSD)

· Средапрограммирования Core Foundation (Carbon API, Cocoa API и Java API)

· Графическаясреда Aqua (Quick Time, Quartz Extreme и Open GL)

· Технологии Core Image, Core Animation, CoreAudio и CoreData

Linux

Linux – общее название UNIX подобных операционных систем на основе одноименного ядра и собранных для него библиотек и системных программ, разработанных в рамках проекта GNU. Linux работает на РС-совместимых системах семейства Intel x86 IA-64, а также на AMD64, PowerPC, ARM и многих других.

Ядро Linux создается и распространяется в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. Они распространяются в основном бесплатно в виде различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и настроенныхподконкретнве нужды пользователя. Первый релиз ядра состоялся 5 октября 1991 года.

Есть много различных версий Linux икаждая из них имеет свой внешний вид. Наиболее популярные из них: Ubuntu, Mint и Fedora.

В большей степени дизайн Linux систем базируется на принципах, заложенных вUnix в течение 1970-х и 1980-х годов. Такая система использует монолитное ядроLinux, которое управляет процессами, сетевыми функциями, периферией и доступом к файловой системе.

Драйверы устройств либо интегрированы непосредственно в ядро, либо добавлены в виде модулей, загружаемых во время работы системы. Пользовательские компонентыGNU являются важной частью большинства Linux систем, которые включают в себя наиболее распространенные реализации библиотеки языка Си, популярных оболочек операционной системы, и многих других общих инструментов Unix, которые выполняют многие основные задачи операционной системы. Графический интерфейс пользователя в большинстве систем Linux построен на основе X Windows System.

От применяемых алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность ОС в целом.

В зависимости от особенностей управления процессором ОС классифицируют по следующим основным признакам:

- числу выполняемых задач,

- числу одновременно работающих пользователей и

- возможности поддержки нескольких процессоров.

В зависимости от числа выполняемых задач в каждый момент времени ОС разделяют на одно- и многозадачные.

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем. Типичными представителями однозадачных ОС являлись MS DOS (MicroSoftDiskOperationSystem), IBM PC DOS (IBM PersonalComputer DOS), CP/M (ControlProgram/Microcomputer). Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких, как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Большинство современных операционных систем являются многозадачными. По числу одновременно работающих пользователей выделяют одно- и многопользовательские операционные системы. К однопользовательским относят такие ОС, как MS DOS, IBM PC DOS, CP/M, Windows 3.x, ранние версии OS/2 и некоторые другие. Главным отличием многопользовательских ОС от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Однако не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной. Важным свойством ОС является наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие средства есть в операционных системах Solaris фирмы Sun, OS/2 фирмы IBM, Windows NT/2000/2003/2008 фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Среди многопроцессорных операционных систем различают асимметричные и симметричные. Асимметричная ОС работает только на одном из процессоров системы, распределяя выполнение прикладных программ по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Существенной особенностью современных операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи, т. е. разделение процессорного времени не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).Определенное влияние на свойства операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности других подсистем управления локальными ресурсами — памятью, данными, устройствами ввода-вывода.

Существующие ОС бывают коммерческими и свободно распространяемыми (Freeware). К коммерческим относятся все версии MicrosoftWindows, NovellNetware, UNIX, Mac OS, а также некоторые версии Linux. К бесплатным ОС в первую очередь следует отнести Linux и все разновидности FreeBSD.

Состав базовой составляющей ПОстрого не регламентируется и для разных категорий САПР может существенно различаться. Она включает программные продукты, необходимые для работы с подсистемами САПР, например графические и текстовые редакторы, дополнительные надстройки (в частности, виртуальная машина Java), файловые менеджеры, архиваторы и др. В большинстве случаев пакеты прикладных программ САПР содержат различного рода справочную информацию в виде встроенной контекстной помощи, текстовых и (или) графических документов или презентации. Иногда возникает необходимость импорта (экспорта) документов, подготовленных в разных САПР, или упаковки/распаковки файловых архивов.

Для этих целей на ПЭВМ устанавливается базовый набор дополнительных программных средств. Так, в наиболее общем случае такой базовый набор может включать в себя программу AdobeAcrobatReader (для просмотра справочной информации), средства пакета MicrosoftOffice (для просмотра или внесения изменений в документацию), архиватор WinRAR (WinZIP), а также файловый менеджер TotalCommander или FAR.

Прикладную составляющую ПО САПР определяют пакеты прикладных программ (ППП), реализующие алгоритмы решения проектных задач. Они разрабатываются на основе единого внутреннего представления информации по модульному принципу и ориентированы на использование пользователем, не владеющим навыками программирования.

В зависимости от состава пакета различают несколько типов ППП.

Пакеты программ простой структуры характеризуются наличием только обрабатывающей части, состоящей из набора функциональных модулей, каждый из которых предназначен для выполнения только одной проектной процедуры. Объединение нужных модулей осуществляется средствами операционной системы ПЭВМ.

Пакеты программ сложной структуры появились в результате развития прикладного ПО. В них имеется управляющая часть (монитор) и языковой процессор с проблемно-ориентированным входным языком. К настоящему времени разработано большое количество ППП для САПР электронных средств. В качестве примеров можно привести AltiumDesigner, DeltaDesign, OrCAD, Spice, MicrowaveOffice, MicroCAP и другие, ориентированные на автоматизацию проектирования печатных плат, цифровых и аналоговых интегральных схем, операционных усилителей, антенн и устройств СВЧ–AdvancedDesignSystem.

Развитие ПО требует все более значительных затрат высококвалифицированного труда программистов, поэтому стоимость многих промышленных САПР достаточно высока. Внедрение таких САПР связано с определенными рисками экономического характера, поэтому при выборе той или иной САПР важно оценить ее срок окупаемости, затраты на модернизацию или приобретение необходимых средств вычислительной техники, издержки на переобучение персонала. Некоторые фирмы-разработчики ПО предлагают демонстрационные (demo) версии, имеющие ряд ограничений по сравнению с коммерческой. Другие фирмы распространяют так называемые ознакомительные (trial) версии своего продукта с ограниченным сроком функционирования. За это время возможно определить эффективность данного ПО и принять решение о его приобретении.