Техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования в целом представлено совокупностью взаимосвязанных устройств, предназначенных для аппаратной поддержки проектирования автоматизированным способом. Техническое обеспечение условно делится на группы вычислительного, сетевого, периферийного и другого оборудования (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Структура технического обеспечения САПР

К техническому обеспечению САПР предъявляются следующие требования:

• удобство использования инженерами-проектировщиками, возможность оперативного взаимодействия пользователей со средствами вычислительной техники, поддержка интерактивного режима работы;

• достаточная производительность ПЭВМ для решения задач всех этапов жизненного цикла проекта за приемлемое время;

• возможность одновременной работы необходимого числа специалистов для совместной деятельности над проектом;

• открытость комплекса технических средств для расширения и модернизации системы по мере совершенствования и развития техники;

• высокая надежность, приемлемая стоимость и др.

Удовлетворение перечисленных требований возможно при наличии средств вычислительной техники с достаточной производительностью, емкостью памяти, устройствами ввода-вывода текстовой и графической документации, соединенных друг с другом каналами связи для совместного использования данных.

Средства связи обеспечивают физическое соединение узлов системы передачи данных и могут использовать как открытое пространство (все виды беспроводной связи), так и физическую среду (например, металлические или волоконно-оптические кабели). Иногда систему передачи данных представляют как соединение двух конечных узлов по общему каналу связи. Все узлы должны состоять из оконечного оборудования данных (ООД), аппаратуры передачи данных (АПД) и интерфейса.

Примерами ООД служат дисплеи, принтеры, персональные ЭВМ и т. п. В ООД можно выделить оконечные устройства, клиенты и серверы. Оконечные устройства (терминалы) используют для операций ввода-вывода и отображения информации (клавиатура,плоттер, сканер и монитор). Клиентами в данном случае являются ПЭВМ, АРМ, рабочие станции.

Серверы поддерживают базы данных и программы, а также передают информацию клиентам и оконечным устройствам. Аппаратурой передачи данных называют оборудование для сопряжения ООД с каналом связи.

По своей сути АПД представляет собой устройство для преобразования сигналов, поступающих от ООД в форму, удобную для передачи по каналу связи. Типичными примерами АПД являются модем и сетевая плата. Любая группа соединенных между собой каналами связи узлов рассматривается как сеть передачи данных, а процесс совместного использования ресурсов сети несколькими устройствами называют передачей данных по сети.

В простейшем случае сеть передачи данных состоит из двух или нескольких ПЭВМ, соединенных общей средой передачи. Наиболее часто сети классифицируют по их размеру с учетом охвата географической территории, расстояния между узлами, числу ПЭВМ, скорости передачи данных, среды передачи и физической архитектуры (табл. 3.1).

Локальные сети используются, как правило, в небольших проектных организациях или отделах предприятия и объединяют не более нескольких десятков компьютеров, совместно использующих ресурсы данных одного или нескольких серверов.

С помощью сетевой ОС локальные сети обеспечивают двустороннюю связь на скоростях от 10 до 1 ООО Мбит/смежду различными устройствами передачи данных в пределах одного помещения, здания или комплекса зданий (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Пример схемы локальной компьютерной сети

Сетью здания называют сеть, связывающую локальные сети различных подразделений одного предприятия внутри одного здания. Как правило, сеть здания включает в себя коммутатор или маршрутизатор (рис. 3.12) для соединения с другими сетями.

Рис. 3.12. Фрагмент схемы сети здания

Сеть комплекса зданий объединяет локальные сети разных зданий одного предприятия, расположенных относительно близко друг от друга, как показано на рис. 3.13.

Рис. 3.13. Сеть комплекса зданий

Такие сети применяются на территориях промышленных предприятий, научно-исследовательских центров, университетов и других организаций с развитой инфраструктурой. Обычно при реализации сети комплекса зданий в качестве передающей среды используют волоконно-оптические кабели, соединяющие маршрутизаторы и коммутаторы. Сеть предприятия состоит из некоторых или всех рассмотренных выше сетевых конфигураций (сети зданий и комплексов зданий), объединенных в систему с общим управлением.

Городская компьютерная сеть представляет собой высокоскоростную сеть, охватывающую крупную территорию (от пяти донескольких сотен километров), например территорию всего города. Городская сеть может быть единой либо объединять две или более локальные сети, что позволяет им совместно использовать ресурсы данных. Крупные предприятия часто объединяют в такую сеть все свои локальные сети.

Региональные сети обеспечивают передачу данных на большие расстояния (от ста до нескольких тысяч километров) в пределах крупных и рассредоточенных регионов, например страны или целого континента.

Глобальные сети обеспечивают связь между странами по всему миру. Наиболее известным примером глобальной сети является Интернет, объединяющий другие сети, связывая между собой страны мира. Использование глобальной сети позволяет обмениваться опытом разработок между специалистами различных проектных организаций, осуществлять международные проекты и т. п.

Структура любой сети передачи данных показывает, как различные компоненты сети — компьютеры, периферийные устройства, кабели и другое оборудование — соединяются между собой физически и логически. Такая структура получила название топология сети.

В общем виде выделяют двухточечную и многоточечную топологии.

Двухточечная топология используется в сетях, переносящих цифровую информацию только между двумя узлами. Например, часто двухточечные каналы передачи данных соединяют между собой две ЭВМ или ЭВМ с любым другим цифровым оборудованием с высокой пропускной способностью.

Многоточечная топология объединяет три или более узла с использованием единой среды передачи. Наибольшее распространение получили звездообразный, шинный, кольцевой, решетчатый и гибридный виды многоточечной топологии.

Звездообразная топология определяет сеть передачи данных, в которой удаленные узлы (например, АРМ) с помощью кабеля соединяются с центральным компьютером-концентратором, выполняющим функцию много контактного соединителя (рис. 3.14, а). При такой топологии удаленные узлы не могут непосредственно соединяться друг с другом, поэтому они должны обмениваться информацией через концентратор.

В шинной топологии все узлы соединены с одной общей линией передачи — шиной, концы которой не образуют замкнутого контура (рис. 3.14, б). Использование такой топологии значительно упрощает управление потоком данных между компьютерами, так как всем узлам сети доступна вся передаваемая по сети информация.

Рис. 3.14. Виды топологии сети: а — звездообразная; б — шинная; в — кольцевая; г — решетчатая; д — гибридная

Кольцевая топология определяет сеть передачи данных, в которой все узлы соединяются последовательно, образуя замкнутую петлю (кольцо), как показано на рис. 3.14, в. Передача данных ведется однонаправленно, при этом сигнал должен проходить через все узлы кольца, каждый из которых выполняет функцию повторителя, получая сигналы от соседнего узла и транслируя их к следующему узлу сети.

В решетчатой (ячеистой) топологии (рис. 3.14, г)каждый узел сети имеет двухточечные линии связи со всеми остальными узлами. Недостаток решетчатой топологии заключается в том, что для соединения n- компьютеров в сеть требуется n(n — 1)/2 физических каналов передачи — кабелей, причем на каждый компьютер приходится 72 — 1 подключение. Однако значительными преимуществами решетчатой топологии являются высокая надежность и усиленная защита от несанкционированного доступа.

Гибридная топология представляет собой сочетание двух или более видов рассмотренных выше топологий для организации крупной сети со сложной топологией. В качестве примера на рис. 3.14, д показана гибридная топология.

Для обработки данных в современных САПР широко применяются ПЭВМ и рабочие станции. Рабочие станциипо сравнению с обычными ПЭВМ представляют собой высокопроизводительную вычислительную систему, ориентированную на выполнение определенных функций программно-аппаратным образом. Например, в САПР для радиоэлектроники широко применяют графические рабочие станции для выполнения процедур геометрического моделирования и машинной графики из-за высоких требований к ресурсам вычислительной техники.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) создают на базе рабочих станций или ПЭВМ. В состав типовых устройств АРМ обычно входят одно- или многопроцессорная ЭВМ, устройства ввода-вывода (клавиатура, мышь, дисплей и др.), а также принтер, сканер, плоттер, дигитайзер и другие периферийные устройства.

Для перевода в электронный вид графической и текстовой конструкторской документации в САПР используют дигитайзеры и сканеры.

Дигитайзеры применяют для ручного ввода («перерисовывания») чертежей.

Для автоматического ввода информации используют сканеры планшетного или протяжного типа с оптическим способом считывания. Основной характеристикой сканера является его разрешающая способность, определяемая в dpi (dpi — dotsperinch), т. e. в количестве точек (пикселей) на один дюйм. Современные модели сканеров имеют разрешающую способность от 300 до 9 600 dpi.

Отсканированная информация имеет растровую форму, представленную в одном из стандартных форматов сжатия изображений, например TIFF, BMP, JPEG, RAW, и для дальнейшей обработки необходимо осуществить ее перевод в векторную форму, в частности, формата DXF.

Для вывода информации применяют принтеры и плоттеры. Первые из них ориентированы на получение документов малого формата (АЗ, А4), вторые — для вывода графической информации на широкоформатные носители.

В этих устройствах преимущественно используется растровый (т. е. построчный) способ вывода со струйной или лазерной технологией печати. Типичная разрешающая способность лазерных принтеров составляет 300 — 1200 dpi, а у струйных принтеров и плоттеров — до 9 600 dpi, что позволяет выводить графическую информацию фотографического качества. Дигитайзеры, сканеры, принтеры, плоттеры и другое периферийное оборудование могут совместно использоваться пользователями нескольких АРМ в рамках локальной сети.