Cerințe pentru mijloacele tehnice CAD. Structură de asistență tehnică tristă

Suport tehnic trist (CAP) include un complex de calcul (VC) pe baza de înaltă performanță echipamente de calculator Cu un volum mare de memorie operațională și externă, o gamă largă de dispozitive periferice pentru a asigura modul de dialog, eliberarea documentației textuale și de desen și crearea de baze de date complete.

Este recomandabil să se creeze CAD complex pe baza unei structuri ierarhice pe două nivele, cu computere de mediu și de înaltă performanță la nivelul superior și rețeaua de stații terminale la nivelul inferior.

Alegerea VC tipică pentru un nivel superior se face în funcție de complexitatea obiectului de proiectare, care este determinată în conformitate cu standardele de stat din numărul de componente.

Pentru nivelul superior al CAD, există o eliberare a diferitelor modificări ale VC cu versiuni uniforme ale sistemelor de operare (OS). Compoziția VC-urilor tipice ar trebui să includă un sistem de operare pentru procesarea informațiilor grafice, procesoare grafice speciale, dispozitive periferice grafice.

De-a lungul deceniilor de dezvoltare, mijloacele tehnice ale CAD au trecut mai multe etape, în mare parte legate de schimbarea generațiilor de calculator și de îmbunătățirea dispozitivelor periferice. Computerele de bază ale primelor generații ale CAD RES - automatizate la locul de muncă (AWT) - pe baza computerelor universale de clasa a doua și mini-calculator cu un set extins de dispozitive periferice I / O de informații grafice (AWP pe baza calculatorului IBM-360 și PDP-11 în străinătate, AWP Bazat pe BESM-6, World , UE EUM, CM Computer, "electronică" în țara noastră).

O caracteristică caracteristică a dezvoltării mijloacelor tehnice a acestor generații a fost dorința de a aduce cea mai mare numire a AWP la designerul res folosind CAD. În același timp, contradicția dintre cerința de cost relativ scăzut, dimensiunile și nevoia de conservare a parametrilor tehnici ridicați ai computerelor de bază datorită complexității sarcinilor CAD solvabile au condus la crearea unor sisteme de calculatoare descentralizate puternice Unite Rețelele locale de calcul (LAN).

Până în prezent, a existat o piață în continuă creștere pentru vânzarea de hardware și software. În regiunea CAD, care și-a dezvoltat propriile cerințe pentru calculatorul de bază, dispozitiv periferic și LAN. Ca computere de bază de bază situate direct pe tabelele designerilor RES, există deja stații de lucru pe termen lung (PC), lansuri asociate și alte computere.

PC-urile au diferențe semnificative față de computerele personale (PCS), deoarece cerințele pentru PC sunt formate de piață în domeniul CAD, iar cerințele pentru PC sunt în mare parte piața în domeniul echipamentelor de birou, aparatelor de uz casnic, comunicațiilor și comunicațiilor . RS dezvoltat independent de PC-ul, cu toate acestea, ieftinirea bazei elementare a PC-ului și creșterea cerințelor pentru caracteristicile tehnice ale PC-ului au condus la faptul că cele mai puternice modele PC au intrat pe piața CAD, concurente cu Rs ieftin.

Caracteristicile arhitecturii și caracteristicilor tehnice ale PC-ului în ceea ce privește utilizarea lor ca sisteme de computere de bază în sistemul SRE sunt cel mai clar manifestate în comparație cu PC-urile.

1. Miezul calculator al majorității PC este procesorul RISC, adică. Un procesor cu un set redus de comenzi și viteza crescută - majoritatea comenzilor sale sunt efectuate într-o singură perioadă a generatorului de frecvență de ceas, sincronizarea funcționării unui astfel de microprocesor (MP). Cele mai multe PC-uri au un kernel computing MP cu un set complex de comenzi (procesor CISC), pe care fiecare comandă este efectuată în mai multe ceasuri de generatoare de frecvență. În acest caz, performanța relativ inferioară a PC-ului este compensată de software-ul mai simplu și compatibilitatea cu modelele PC anterioare.

2. Toate PC-urile moderne au o cantitate mare de dispozitiv de stocare operațională (RAM) și operează sub controlul sistemelor complexe de operare multitasking cu suport hardware adecvat. Majoritatea PC-ului are un volum ușor mai mic de memorie RAM și operează sub controlul MS-DOS de tip de sistem mai simplu, deși are un suport hardware pentru multitasking OS. Această caracteristică a PC-ului se datorează complexității sarcinilor și ierarhiei pachetelor CAD.

3. Prezența în procesoarele grafice PC cu suport pentru grafică de mare viteză și de înaltă calitate, cu o rezoluție de cel puțin 1000x1000 și o paletă de culori la 1,5 milioane de nuanțe de culoare. Cele mai multe PC-uri utilizează o grafică standard VGA de înaltă calitate, SVGA. Această caracteristică a PC-ului se datorează faptului că majoritatea sarcinilor CAD necesită o intrare grafică / ieșire grafică de înaltă calitate.

4. În kitul PC de bază, echipamentul de comunicații de mare viteză cu un LAN standard este definit cu un adaptor de rețea. În kitul de bază, PC-ul nu este de obicei prevăzut pentru prezența unui adaptor de rețea. O astfel de caracteristică a PC-ului se datorează faptului că PC-ul nu poate funcționa eficient modul offline, fără interacțiune cu alte tipuri de PC și computer prin intermediul LAN. PC-ul este proiectat ca dispozitiv autonom, prin urmare, chiar și atunci când combinați PC-urile într-o rețea locală, majoritatea operațiunilor cu informații cu PC efectuează în mod autonom. Circuitul structural al unui PC tipic cu dispozitive periferice conectate la acesta este prezentat în fig. 5.4.

Smochin. 5.4. Arhitectura stației de lucru

Set de bază Componentele PC alcătuiesc:

o Taxă de sistem care conține un procesor RISC cu o soluție aritmetică aritică cu punct de plutire a hardware-ului (SAPT), dispozitive de stocare operaționale și constante (RAM și ROM) și, de regulă, un adaptor grafic cu un monitor conectat la acesta;

o Carduri de comunicare cu dispozitive periferice care alcătuiesc un subsistem de intrare / ieșire cu o tastatură, un manipulator de șoarece, uneori cu un scaner automat, un grafic rezistent sau print laser;

o Taxe de comunicare cu dispozitive externe de stocare (fluturoase), placa adaptorului de rețea

5. Baza comisiei de sistem este MP de bază, care efectuează operațiuni aritmetice și logice, precum și controlul PC-ului. Pe un singur cristal al RISC-MP modern, este localizat un procesor între întregi, adesea un coprocesor aritmetic co-punct și, uneori, un procesor grafic pentru procesarea imaginilor (de la sute de mii de până la milioane de tranzistori pe un cristal). În unele variante ieftine ale computerelor de bază cu deputați pe bază de PC cu un set complex de comenzi.

PC-ul și PC-urile sunt nivelul inferior al mijloacelor tehnice CAD direct accesibile SRE utilizând CAD. O parte din sarcinile din Cadr necesită o performanță mai mare, care se realizează prin utilizarea calculatorului altor clase și complexarea acestora, împreună cu PC-ul și PC-urile bazate pe LAN.

Controlați întrebări și exerciții

1. Care sunt cerințele pentru întreținerea CAD?

2. Ce este "mainframe"?

3. Cum este mediul de transfer de date?

4. Care este canalul de transmisie de date?

5. Denumiți metodele de separare a liniei de date.

6. Denumiți opțiunile pentru topologia rețelelor locale de calcul.

7. Ce se numește server?

8. Denumiți soiurile serverelor.

9. Cum este transmiterea informațiilor în rețelele de comutatoare de rețea și în rețelele de comutare a pachetelor?

10. Ce este un model de referință de referință sisteme deschise (Emvos)?

11. Spuneți-mi despre nivelurile de emvos.

12. Ce se numește o rețea locală de calcul (LAN)?

13. Ce este o stație de lucru (PC)?

14. Care este diferența dintre PC de la un computer personal?

15. Ce este inclus în arhitectura RS?

6. Prelegere: mijloace tehnice triste și dezvoltarea lor (continuare)

Sunt date mijloace tehnice de înaltă performanță. O arhitectură de calculator este luată în considerare în funcție de secvența de procesare a datelor. Clasele de compus sunt reprezentate în funcție de multiplicitatea / singurătatea fluxurilor de comandă și de date (OKD, OKMD, ICMD). Scopul principal al prelegerii este de a oferi o cunoaștere mai profundă a suportului tehnic al arhitecturii CAD: EMM, în funcție de secvența de prelucrare a datelor și de clasele de calculatoare, în funcție de fluxurile și datele de comandă multiplicitate / unică

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplă. Utilizați formularul de mai jos

Elevii, studenți absolvenți, tineri oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat de http://www.allbest.ru/

computer personal de memorie operațională

Introducere

2.1 Calculatoare personale

2.2 Stații de lucru

2.3 servere

2.4 Mainframe.

2.5 cluster

2.6 Supercomputere

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Forma tradițională de utilizare a unui computer concentrat în centrul de calcul și funcționează numai în mod lot.nu este potrivit pentru CAD modern. Un computer va deveni doar un instrument eficient de proiectare utilizat în mod regulat atunci când inginerul va fi capabil să acceseze rapid mașina și, de asemenea, să primească rapid rezultatele soluției. Prin urmare, în complexul TC trebuie dezvoltat un grup de dispozitive externe I / O. În același timp, interacțiunea efectivă a inginerului cu un computer va fi asigurată numai dacă forma este convenabilă pentru o persoană de intrare și a afișat informații și nu efectuează neapărat erori împovărătoare și fragmentate la codarea sau decomerierea mesajelor. În funcție de natura sarcinilor care sunt rezolvate, pot exista mese, desene, grafice, mesaje text și altele asemenea.

Astfel, prima dintre revendicările specificate la începutul capului mijloace tehnice CAPR determină includerea în complexul TC ca un set standard de dispozitive externe ale computerului și dispozitive suplimentare Informații operaționale I / O, inclusiv formularul grafic. Acest set de dispozitive externe este instalat în unitatea de proiect interior și se numește un loc de muncă automat (AWA) al designerului

Compoziția de anunț depinde de natura sarcinilor rezolvate în diviziunea de proiect. AWS include dispozitivele de intrare și ieșire de pe punctuale; Dispozitive de intrare autonome cu performanță Perfocar sau perforat; Dispozitiv de tastatură pentru schimbul de informații între operator și mesaje scurte de calculator; Dispozitive de memorie pe discuri magnetice (NMD) și bandă magnetică (NML); Monitorul video sau afișarea grafică; Grafopostroiler (plotter); Encoderul informațiilor grafice (cititor de coordonate) sau scaner; Imprimantă, modem sau modem de fax. Prezența într-un capr de multe AWP, posibilitățile de lucru simultan pe echipamentul mai multor utilizatori și plasarea brațului pe teritoriile diviziilor de design dictează necesitatea construcției ierarhice a complexului TC cu alocarea cel puțin Două niveluri de computere. La cel mai înalt nivel există unul sau mai multe computere de performanță excelentă. Aceste computere constituie un complex central de calcul (FAC), conceput pentru a rezolva sarcini de proiectare complexe care necesită cantități mari de timp și memorie. La cel mai scăzut nivel sunt mini-computerele (computerele terminale). Mini-computerele din AWS gestionează funcționarea unui set de dispozitive externe, schimbul de informații între AWP și CEO; Decide relativ necomplicat cu privire la costul mașinii și sarcinile de proiectare a memoriei.

1. Cerințe de bază pentru mijloacele tehnice CAD

Următoarele cerințe sunt prezentate suportului tehnic al CADR:

ușurința de utilizare a inginerilor-designerii, posibilitatea interacțiunii operaționale a inginerilor cu computere;

performanță suficientă și cantitatea de memorie RAM ECM pentru a rezolva problemele tuturor etapelor de proiectare pentru un timp acceptabil;

abilitatea de a lucra simultan cu mijloacele tehnice ale numărului necesar de utilizatori pentru activitatea eficientă a întregii echipe de dezvoltator;

deschiderea unui complex de mijloace tehnice de extindere și modernizare a sistemului ca dezvoltare și dezvoltare a echipamentelor se îmbunătățește;

fiabilitate ridicată, cost acceptabil etc.

Satisfacția cerințelor enumerate este posibilă numai în condițiile suportului tehnic sub forma unui soare specializat, care admite funcționarea în mai multe moduri. Acest suport tehnic se numește complexul de echipamente tehnice CAD (complex TC).

2. Tipuri de mașini și sisteme de calcul

Computerele (computerele) și sistemele de calcul (Sun) sunt obișnuite pentru a clasifica pentru o serie de caracteristici. În funcție de performanța și costul echipamentului de calcul, se disting mai multe tipuri de calculatoare și aeronave, iar diferitele generații de echipamente de calcul au propriile tipuri de tip. Deci, până la mijlocul anilor '80 din secolul trecut, un computer a fost împărțit pe un mini-calculator microelectrice, un computer mare (computere de înaltă performanță) și super-calculator. În prezent, calculatorul și aeronava sunt subdivizate în computere personale, stații de lucru, servere, mainframe, grupuri și supercomputere.

Calculatoarele personale (PCS), stațiile de lucru și serverele sunt cea mai mare distribuție în CAD.

2.1 Calculatoare personale

Primele computere personale au apărut la începutul anilor 80 din secolul trecut, ca urmare a unei transformări mini-calculatoare în sisteme desktop relativ ieftine pentru utilizare individuală, datorită dezvoltării bazei elementare a echipamentului de calcul, ceea ce a dus la crearea de mari (bis) și circuite integrate (SBI).

Un computer personal constructiv (PC) constă dintr-o locuință în care este plasată placa de bază; Adaptor video (placă video); Dispozitive - CD ROM, hard disk-uri și discuri magnetice flexibile (NGMD); Alimentare electrică; Difuzor. PC-ul are sloturi de rezervă (sloturi de expansiune) pentru eventualele plăci de circuite imprimate (carduri) Expansiune - controlor de rețea, modem, alte dispozitive suplimentare. PC-ul include, de asemenea, dispozitivul extern (cu privire la PC). De regulă, numărul lor include tastatura, mouse-ul, monitorul. În fig. 1 prezintă o diagramă bloc tipică a PC-ului.

Figura 1. Diagrama bloc tipică simplificată a computerului personal

Placa de bază este, de asemenea, numită placă de bază. Plăcile de bază produc un număr mare de companii. Pe plăci de bază Există conectori pentru introducerea unui procesor și a modulelor RAM. Interfața dintre procesor și alte dispozitive este efectuată utilizând ajutorul și chipset-ul (chipset) - setul de microcircuite speciale instalate pe placa de bază, așa-numitul nordic și podurile de sud. Pentru a conecta CPU-ul la Podul de Nord (controler de sistem) utilizați magistrala de sistem (FSB - Frontsidebus). Schimburile de autobuz ale sistemului dintre procesor și cache-ul de nivel al doilea și prin podul de nord cu berbec. Ca anvelopă pentru conectarea unui controlor grafic pe plăci de bază moderne, se utilizează magistrala PCI Express.

Podul sudic (controlerul periferic) conține controlori de dispozitive periferice (hard disk, ethernet, audio), controlere de anvelope PCI, PCI-Exprediusb pentru conectarea perifericelor, precum și controlerele de anvelope la care sunt conectate dispozitive care nu necesită lățime de bandă mare. Interfața cu unități externe (Winchester, discuri magnetice, CD-ROM) se efectuează prin controlerele de antrenare. De obicei, controlorii sunt construiți într-unul din jetoane și sunt situate pe placa de bază, iar mecanismele în sine sunt conectate la placă folosind conectorii disponibili pe acesta. Utilizați în prezent IDE (IntegratedDriveElectronics) sau Eide (îmbunătățitddronics), care vă permite să vă conectați la un controler la patru dispozitive. Dacă trebuie să măriți rata de transfer de date (de exemplu, când utilizați un PC ca server de fișiere) interfața SCSI. (SmallComputerSysteminter Frage). Acesta vă permite să vă conectați la un controler la opt dispozitive, rata de transfer de date atinge 80 MB / s. Pentru a conecta magistrala SCSI la PCI necesită un adaptor SCSI special.

Placa video include o memorie video și un procesor video utilizat pentru a descărca un procesor central atunci când efectuați anumite operațiuni grafice și decodificare date, de exemplu, atunci când intrați de la camera video. BIOS (Basicinput / OutpueSystem) se află, de asemenea, pe placa de bază. Această unitate servește ca stocarea parametrilor de configurare PC, drivere hardware și programe post-programe, care, atunci când porniți computerul, verificați performanța dispozitivelor sale.

2.2 Stații de lucru

Stațiile de lucru sunt sistemele de calcul axate pe rezolvarea problemelor în anumite aplicații, în principal în sistemele de proiectare automate (CAPR). Calculatoarele din CAPR sunt concentrate pe rezolvarea sarcinilor complexe de proiectare, ceea ce cauzează creșterea vitezei și a cantității de memorie, precum și manipularea avansată și vizualizarea informațiilor grafice ale stațiilor de lucru în comparație cu computerele personale. Prin urmare, stațiile de lucru au o structură mai complexă și dispozitive mai scumpe decât PC-ul.

Structura stației de lucru:

Placa de bază este exact în ea și este plasată procesor, jetoane de memorie, controlere și autobuz de date.

Procesorul central - viteza globală a tuturor proceselor depinde de aceasta. Puterea acestui dispozitiv este determinată de frecvența ta tactilă decât este mai mare - dispozitivul este mai rapid. Procesorul este elementul principal în toate procesele care apar între stațiile de lucru din rețea de calculatoare. Conectarea mai multor dispozitive, este de dorit ca aceștia să aibă procesatori de aceeași putere, altfel pe computere mai puternice, viteza de muncă va scădea datorită PC-ului slab.

Memorie - pentru funcționarea normală retea locala Serverele și stațiile de lucru trebuie să aibă o cantitate mare de memorie. Pentru a stoca date, schimbați-le și adaptați software-ul necesar pentru rețea, stațiile de lucru sunt, de obicei, mai multe surse de memorie. Multe PC-uri moderne, cu memorie RAM completă, se referă la podurile virtuale. Pentru o lungă perioadă de timp pentru a utiliza memoria virtuală la stațiile de lucru de birou nu este susținută, cu ajutorul serviciului de rețea, creșteți volumul stocurilor de memorie operațională.

Adaptor de rețea - Conectați computerele la rețeaua locală Fără un adaptor de rețea nu este posibil, vă permite să transformați un computer de la un dispozitiv obișnuit la stația de lucru. Întreținerea rețelelor vă permite să vă conectați cu un adaptor de rețea la un lanț mai mare de o sută de PC. Acesta este un miniprocesor care deschide computerele. grupul de lucru Accesul la baza de date comună.

Diferențele de computere personale din stația de lucru:

Preț - Majoritatea PC-urilor pentru afaceri sunt mai ieftine decât stația de lucru.

Performanță - PC are suficientă putere pentru a rezolva cele mai multe sarcini, cum ar fi e-mail, navigarea pe web și procesarea textului. În timp ce stația de lucru are o putere mare - poate lucra cu sistemele CAD, programe de creare a animației, analiza datelor și vizualizările fotorealiste, crearea și prelucrarea video și audio.

Fiabilitate - Cerințele pentru funcționarea componentelor stației de lucru sunt mult mai mari decât PC-ul. Fiecare parte (placa de bază, procesor, memorie RAM, discuri, carduri video etc.) se face cu înțelegerea faptului că va funcționa pe tot parcursul zilei. În multe cazuri, stațiile de lucru rămân incluse și lucrează la proiecte chiar și atunci când toți oamenii se dorește acasă. Ei le lasă să lucreze pentru noapte pentru a gestiona bazele de date mari, creând o animație.

2.3 servere

În rețelele de calcul, efectuarea funcțiilor legate de întreținerea tuturor nodurilor de rețea este atribuită serverelor. Serverul este un computer care este conceput pentru a rezolva anumite sarcini pentru executarea codurilor programului, stocarea informațiilor, întreținerea utilizatorilor și baze de date. Serverul asigură o securitate maximă și securitate a sarcinilor, precum și siguranța acestora. Serverul este utilizat pentru a stoca fișierele și site-urile utilizatorilor de internet (găzduire), răspunsul la cererile și emiterea informațiilor solicitate, prelucrarea și executarea scripturilor pe site-uri web, lucrând cu o bază de date și un număr mare de utilizatori. Controlul asupra funcționării serverului este atribuit administratorului de sistem.

Serverul nu trebuie să fie destinat să lucreze cu Internetul. Cel mai adesea, este utilizat în companii pentru a asigura rețeaua locală și depozitarea clienților, a lucrătorilor, a produselor și a accesului la Internet. Administratorul de sistem care utilizează serverul poate primi informații despre toate computerele rețelei locale, interzice sau permit accesul. În majoritatea cazurilor, serverul nu este un computer personal obișnuit. De regulă, este o stație de lucru făcută sub forma unui mini-turn, deși există diferite configurații în funcție de specializare. Serverele conțin unul sau mai mulți procesoare de înaltă performanță, o cantitate mare de RAM, rețele de raid ale hard disk-urilor, surse de alimentare cu posibilitatea de funcționare offline în caz de întrerupere a alimentării. Carcasele serverului au o protecție sporită împotriva prafului și a unui sistem puternic de răcire, precum și o protecție la închidere aleatorie.

Conform scopului funcțional, fișierul fișiere, bazele de date, comutarea, aplicarea, poștale etc. diferă. Serverele tind să aibă o viteză mai mare, fiabilitate și, în multe cazuri, a crescut capacitatea de memorie în comparație cu computerele din nodurile client.

2.4 Mainframe.

Mainframe sunt numite computer mare. Performanță ridicată și o capacitate mai mare de memorie oferă soluții la probleme complexe, vă permit să utilizați astfel de computere ca nodul central al aeronavei, gestionând activitatea multor terminale simple. Inframele planificate arhitecturale sunt sisteme multiprocesoare care conțin unul sau mai mulți procesoare centrale și periferice cu memorie partajată, interconectate prin declanșatoare de date de mare viteză. În acest caz, sarcina computațională principală cade pe procesoarele centrale, iar procesoare periferice oferă o gamă largă de dispozitive periferice. Compania IBM sprijină în mod activ tranziția către corporații mari sisteme de informare Pentru a utiliza mainforme în calitatea centrelor de date în loc de un număr mare de servere distribuite.

2.5 cluster

Cluster este un sistem de computere distribuite care funcționează ca un sistem cu resurse partajate. Scopul principal care a cauzat apariția clusterelor este de a păstra funcționarea aeronavei prin redistribuirea încărcăturii la eșecul părții resurselor. În plus, gruparea este una dintre modalitățile de creștere a performanței aeronavei partajare Multe computere. Clusterele vă permit să creșteți puterea de calcul, deoarece este ușor de scalabil.

Distinge în mod obișnuit următoarele tipuri principale de clustere:

clustere de eșec (hig-disponibilitateCluds, ha, clustere de înaltă disponibilitate),

Încărcați clusterele de echilibrare (LoadbalancingClusters),

clustere de calcul (clustere de înaltă performanță, HPC),

sisteme de calcul distribuite.

2.6 Supercomputere

Calculatoare caracterizate cele mai mari valori Performanța și prețurile printre alte tipuri de calculator și soare sunt clasificate ca supercomputere. Se crede că super-computerul este computerele cu performanțe maxime. Cu toate acestea, dezvoltarea rapidă a industriei calculatoarelor face acest concept foarte și foarte relativ: faptul că acum zece ani a fost posibil să sunăm un supercomputer, astăzi această definiție nu mai cădea. Performanța primului super-calculator de la începutul anilor 70 a fost comparabilă cu performanța PC-urilor moderne bazate pe procesoarele tradiționale Pentium. Potrivit standardelor de astăzi, nici ceilalți nu aparțin supercomputerelor. În orice computer, toți parametrii majori sunt interconectați. Este dificil să vă imaginați un computer universal, având o viteză mare și memorie RAM sau un berbec uriaș și o cantitate mică de discuri. Prin urmare, simpla concluzie: Super-Computer este un computer care nu are doar performanță maximă, ci și cantitatea maximă de memorie operațională și disc într-un set cu software specializat, cu care acest monstru poate fi utilizat în mod eficient. De regulă, supercomputerele moderne reprezintă un număr mare de computere de servere de înaltă performanță conectate la o altă autostradă locală de mare viteză pentru a realiza performanță maximă Ca parte a abordării de paralelizare a sarcinii de calcul.

Cray-1 este primul supercomputer creat în 1976 de către Cercetare Cray, fondată de "Părintele SuperComputers" de Seymour Cher, după plecarea sa de la CDC. Performanța de vârf Cray-1 a fost de 133 mflops. Pentru comparație, numărul curent 1 din top 500 de evaluare a supercomputerelor, Tianhe-2, are o putere de calcul de 33,86 PFL. Calculatorul a fost achiziționat de serviciul Meteorologic Național (astfel încât rezidenții din SUA să fie obligați de prognoza meteo din 1977 până în 1989 în această mașină).

De două ori pe an, experții din laboratorul național Lauresren din Berkeley și Universitatea din Tennessee publică Top-500, care oferă o listă a celor mai productive supercomputere ale lumii.

10. CRAY CS-Storm

Locație: SUA.

Productivitate: 3,57PETAFLOPS.

Performanța teoretică Maximum: 6.13 petaflops.

Putere: 1,4 MW.

9. Gena Vulcan - Blue / Q.

Locație: Statele Unite ale Americii.

Performanță: 4.29 Petaflops.

Performanța teoretică Maximum: 5.03 petaflops.

Putere: 1.9mv.

8. Juqueen - Gene Blue / Q.

Locație: Germania

Productivitate: 5petaflops.

Performanța teoretică Maximum: 5.87 Petaflops.

Putere: 2,3 MW.

7. STAMPEDE - PowerEdge C8220.

Locație: Statele Unite ale Americii.

Productivitate: 5.16 Petaflops.

Performanța teoretică Maximum: 8.52 Petaflops.

Putere: 4,5 MW.

6. Piz Daint - Cray XC30.

Locație: Elveția.

Performanță: 6.27 Petaflops.

Performanță maximă teoretică: 7.78 Petaflops.

Putere: 2,3 MW.

5. Mira - Gena Blue / Q.

Locație: Statele Unite ale Americii.

Productivitate: 8.56 Petaflops.

Performanța teoretică Maximum: 10.06 Petaflops.

Putere: 3.9 MW.

Locație: Japonia.

Productivitate: 10.51 Petaflops.

Performanța teoretică Maximum: 11.28 Petaflops.

Putere: 12,6 MW.

3. Sequoia - Gena Blue / Q.

Locație: Statele Unite ale Americii.

Productivitate: 17,17 Petaflops.

Performanță maximă teoretică: 20.13 petaflops.

Putere: 7,8 MW.

2. Titan - Cray XK7.

Locație: Statele Unite ale Americii.

Productivitate: 17,59 petaflops.

Performanța teoretică Maximum: 27,11 Petaflops.

Putere: 8,2 MW.

1. TIANHE-2 / CALEA LELKEI-2.

Locație: China.

Productivitate: 33.86petaflops.

Performanța teoretică Maximum: 54,9 Petaflops.

Putere: 17,6 MW.

3. Arhitectura sistemelor de calcul

Principala diferență a aeronavei din computere este prezența mai multor computere în structurile lor (computere sau procesoare). Prin urmare, ele sunt capabile să efectueze calcule paralele. Deoarece soarele a apărut ca sisteme paralele, luați în considerare clasificarea arhitecturilor din acest punct de vedere. O astfel de clasificare a arhitecturilor a fost propusă de M. Flynn la începutul anilor '60. Înființată două opinii posibile ale paralelismului: independența firelor de sarcini (comenzi) existente în sistem și independența (ne-obligatorii) a datelor prelucrate în fiecare flux. Conform acestei clasificări, există patru arhitecturi principale ale soarelui:

flux de comandă unică - flux de date unică (OKD), în limba engleză Abreviere SingleInstructionLleData, SISD - STREAD STREAM - Flux de date;

singur Command Stream - flux de date multiplu (OKMD) sau SingleInStructionMultiPletata, SIMD - Flux de instrucțiuni unice - Flux unic de date;

fluxul de comandă multiplă - flux de date unică (ICD) sau multiplenstructionsingLeata, misd - flux de instrucțiuni multiplu - flux de date multiple;

stream de comandă multiplă - flux de date multiplu (MKMD) sau multipleInstructionMultipteAta, instrucțiuni de alimentare mimd - flux de date multiple.

Arhitectura OKD acoperă toate variantele cu un singur procesor și o singură oră de sisteme, adică sisteme cu un calculator. Toate structurile clasice de calculator intră în această clasă. Aici, paralelismul calculelor este asigurat prin combinarea operațiunilor pentru a efectua blocuri individuale de către Allu, precum și funcționarea paralelă a dispozitivelor și a procesorului I / O. Legile organizării procesului de calcul în aceste structuri sunt destul de bine studiate. Arhitectura OKMD implică crearea de structuri vectoriale sau matrice. Sistemele de acest tip sunt de obicei construite ca uniforme: elemente de procesor care sunt înregistrate, identice și toate sunt gestionate de aceeași secvență de comenzi. Cu toate acestea, fiecare procesor procesează fluxul de date. În cadrul acestui sistem, sarcinile de prelucrare a matricelor sau a vectorilor (matrice), problema soluționării ecuațiilor liniare și neliniare, algebrice și diferențiale, sarcinile teoriei câmpului etc. În structurile acestei arhitecturi, este de dorit să se asigure compușii între procesoare care sunt relevante pentru a realiza dependențele matematice. De regulă, aceste relații seamănă cu o matrice în care fiecare element de procesor este asociat cu vecinele învecinate. Un tip de calcul vectorial sau matrice este un atribut necesar al oricărui super calculator.

Concluzie

Sistemele de calcul, ca instrumente puternice pentru manipularea utilizatorilor, sunt utilizate pe scară largă nu numai în mod autonom, ci și în rețelele de calculatoare ca servere. Odată cu creșterea dimensiunilor rețelelor și a dezvoltării acestora, densitatea fluxurilor de informații crește, sarcina de acces la resursele de rețea și la instrumentele de prelucrare a sarcinilor. Gama de sarcini, rezolvată de servere, se extinde constant, devine diversă și complexă. Cu cât este mai mare rețelei, cu atât mai mult devin mai specializați. Administratorii de rețea trebuie să-și sporească în mod constant puterea și cantitatea, optimizarea caracteristicilor rețelei pentru creșterea cererilor de utilizatori.

Gestionarea proceselor de calcul în aeronave efectuează sisteme de operare care fac parte din software-ul general. OS include atât programe centralizate de gestionare a resurselor, cât și programe de utilizare autonomă a modulelor de calcul. Ultima condiție este necesară, deoarece Soarele este de obicei prevăzut pentru o fiabilitate mai mare de funcționare, de exemplu, cerința de menținere a performanței dacă există cel puțin un modul funcțional în acesta.

Cerința de creștere a productivității implică, de asemenea, capacitatea de a paralel și chiar lucrări autonome Module atunci când procesează sarcini individuale sau pachete de sarcini. În funcție de organizarea structurală a soarelui, puteți identifica unele caracteristici de construire a sistemelor de operare. Sistemele de operare pentru soarele multi-lapte sunt mai simple. De obicei, acestea sunt create ca o suprastructură a computerelor individuale de OS autonome, deoarece fiecare computer are o autonomie mare de a utiliza resursele (memoria sa operațională și externă, compoziția separată a dispozitivelor externe etc.). Acestea sunt utilizate pe scară largă de metodele software ale local (în interiorul centrului de calcul) și de la distanță (procesarea rețelei) a complexării.

Calculatoarele compatibile cu IWM RS moderne sunt cele mai utilizate tipuri de computere, puterea lor este în continuă creștere, iar domeniul de aplicare se extinde. Aceste computere pot fi combinate în rețea, ceea ce permite zeci și sute de utilizatori să împărtășească cu ușurință informații și, în același timp, să aibă acces la baze de date partajate. Fonduri e-mail Permiteți utilizatorilor să utilizeze o rețea de telefonie obișnuită pentru a trimite mesaje text și fax în alte orașe și țări și a primi informații de la bănci de date mari. Sistemul global de comunicații electronice Interne prevede un preț extrem de scăzut posibilitatea de informații prompte din toate părțile globului, oferă posibilitățile de voce și fax, facilitează crearea din interior rețele corporative Transferul de informații pentru firmele cu sucursale în diferite orașe și țări.

Cu toate acestea, posibilitățile calculatoarelor personale compatibile cu RS pentru prelucrarea informațiilor sunt încă limitate, și nu în toate situațiile, utilizarea lor este justificată.

Bibliografie

1. V.N. Datsyuk, A.A. Bukatov, A.I. Slagly. Toolkit. La rata de "sisteme multiprocesoare și programare paralelă" / Universitatea Federală de Sud. Centrul pentru calculul de înaltă performanță.

2. Tipuri de mașini și sisteme de calcul / biologie.

3. Automatizarea proiectării sistemelor și a controalelor / Universității de Stat din Moscova de presă.

4. Suport tehnic al sistemelor / biologiei automatizate.

Postat pe Allbest.ru.

...

Documente similare

Caracteristicile întreținerii tehnice și preventive a echipamentului de calcul. Programe de diagnosticare a sistemelor de operare. Relația sistemelor de control automatizate. Protejarea unui computer de efecte adverse externe.

rezumat, adăugat 03/25/2015


Clasificarea mașinilor electronice de calcul pentru timpul creării și scopului. Principii "fundal neymanana". Hardware Implementarea calculatorului personal: procesor, memorie internă și externă, placa de bază. Principalele dispozitive periferice.

rezumat, adăugat 24.05.2009


Cerințe pentru suportul tehnic al sistemelor de proiectare automată. Rețele de calcul; Modelul de referință al relației de sisteme deschise. Lucrări de echipamente de rețea în CAD. Metode de acces în rețelele locale de calcul.

prezentare, a adăugat 12/26/2013


cursuri, a adăugat 11/22/2009


Istoria dezvoltării echipamentelor informatice și a computerelor. Principii generale ale arhitecturii PEVM, interfețele sale interne. Sistem de bază I / O. Plăci de bază. Afișați tehnologia și dispozitivele de stocare a informațiilor. Cantitatea de memorie RAM.

prezentare, a adăugat 10/26/2013


Structuri ale mașinilor și sistemelor de calcul. Background-Neumanovsk Arhitectura, zone promițătoare de cercetare. Mașini de computere analogice: Disponibilitate și funcționalitate software. Setul de proprietăți ale sistemelor pentru utilizator.

lucrări de curs, a fost adăugată 05.11.2011


Arhitectura sistemelor computationale pentru prelucrarea informațiilor concentrate. Arhitectura sistemelor de calcul multiprocesor. Clasificarea și soiurile de computere pe aplicații. Caracteristicile organizării funcționale a unui computer personal.

examinare, a adăugat 11/11/2010


O selecție de componente pentru computer de birou; lor specificații. Instalarea plăcii de bază, a sistemului de răcire, a berbecului, a hard diskului, a unității optice. Calcularea costului modernizării echipamentelor informatice.

lucrări de curs, a fost adăugată 04/30/2014


Definirea perspectivelor, direcțiilor și tendințelor în dezvoltarea sistemelor de calcul ca o combinație de software de tehnologie și de procesare a software-ului. Dezvoltarea specializării sistemelor de calcul și a problemei aplicațiilor. Tendințe în dezvoltarea științei informatice.

rezumat, a adăugat 03/17/2011


Caracteristicile dispozitivelor de configurare a bazei personale: sursă de alimentare, placa de bază, procesor, placă de sunet, hDD.. Unități externe suplimentare. Principiile de funcționare și funcții ale unităților și discurilor laserului.

Suportul tehnic trist include diverse mijloace tehnice (hardware) utilizate pentru a efectua design automat, și anume calculator, dispozitive periferice, echipamente de rețea, precum și echipamente ale unor sisteme auxiliare (de exemplu, măsurarea) designului de susținere.

Instrumentele tehnice utilizate în CAD trebuie să furnizeze:

1. Efectuați toate procedurile de proiect necesare pentru care este disponibil software-ul corespunzător;

2. Interacțiunea dintre designeri și computer, suport pentru modul interactiv de funcționare;

3. Interacțiunea dintre membrii echipei care efectuează lucrări la un proiect comun.

Prima dintre aceste cerințe se efectuează dacă există mașini de calcul și sisteme cu o capacitate suficientă de productivitate și de memorie în capr.

A doua cerință se referă la interfața cu utilizatorul și se realizează prin încorporarea instrumentelor convenabile de introducere a datelor în software-ul CAD și în principal dispozitivele de partajare.

A treia cerință determină asocierea hardware-ului CAD în rețeaua de calcul. Ca rezultat, structura generală a CAD este o rețea de noduri legate de mediul de transmisie de date (figura 3). Nodurile (stațiile de date) sunt locurile de muncă ale designerilor, adesea denumite locuri de muncă automate (arme) sau stații de lucru (stații de lucru WS), acestea pot fi, de asemenea, computere mari (mainframe), dispozitive individuale periferice și de măsurare. Este în AWP ar trebui să fie fonduri pentru interfața de proiectare cu un computer. În ceea ce privește puterea de calcul, acesta poate fi distribuit între diferite noduri de calcul.

Smochin. 3 structură de asistență tehnică CAD

Mediul de transmisie de date este reprezentat de canale de transmisie de date constând din linii de comunicații și echipamente de comutare.

În fiecare nod, puteți selecta echipamentul de date terminal (ODO), care efectuează o anumită lucrare de proiectare și la sfârșitul capătului canalului de date (ACD), destinat comunicării cu mediul de transmisie de date. De exemplu, ca o ODA, puteți lua în considerare un computer personal și ca ACD, taxa de rețea introdusă în computer.

Canalul de transfer de date este un instrument de schimb de date cu două fețe, care include linia ACD și comunicație. Linia de comunicare face parte din mediul fizic folosit pentru a propaga semnale într-o anumită direcție, exemplele de linii de comunicare pot servi ca cablu coaxial, pereche răsucite de fire, linia de comunicare cu fibră optică (vols). Aproape de conceptul canalului (canalul de comunicare), în care se înțelege mijloacele transmisiei de date unilaterale. Un exemplu de canal de comunicare poate fi o bandă de frecvență alocată unui transmițător în timpul comunicațiilor radio. Într-o linie, puteți forma mai multe canale de comunicare, fiecare dintre acestea fiind transmise informațiilor dvs. În același timp, ei spun că linia este împărțită între mai multe canale.

În cadrul cadra de mici organizații de design care nu au mai mult de o duzină de computere, care sunt situate la distanțe mici una de la altul (de exemplu, într-una sau mai multe camere vecine), rețeaua care fuzionează computerele este locală. Rețeaua locală de calcul (LAN sau LAN - rețea locală) are o linie de comunicare la care sunt conectate toate nodurile de rețea. În același timp, topologia conexiunilor nodurilor (fig.4) poate fi anvelopă (autobuz), inel (inel), stea (stea). Lungimea liniei și numărul de noduri conectate în LAN sunt limitate.

Smochin. 4 variante ale topologiei rețelelor locale de calcul:

a) anvelopă; aduce; c) Standry.

În ceea ce privește amplasamentul organizațiilor de proiectare, sunt incluse zeci de sute și mai multe computere referitoare la diferite unități de design și de management și plasate în incintele uneia sau mai multor clădiri. Această rețea este numită corporativă. În structura sa, un număr de dans pot fi distinse, numite subrețele și instrumentele de comunicații LAN. Aceste instrumente includ servere de comutare (blocuri de interacțiune subrețea). Dacă serverele de comutare sunt combinate din diviziunile LAN ale canalelor de transmisie a datelor, acestea formează un nou subteran numit suport (sau transport), iar întreaga rețea se dovedește a fi o structură ierarhică.

Dacă clădirile organizației de proiect sunt eliminate unul de celălalt pentru distanțe considerabile (până la locația lor în diferite orașe), atunci rețeaua corporativă devine o rețea teritorială (rețea de suprafață WAN). În rețeaua teritorială se distinge principalele canale Transmisia de date (rețeaua principală) Având o lungime semnificativă și canale de transmisie de date care leagă LAN (sau setul de dansuri dintr-o clădire separată sau campus) cu o rețea principală și numită linia de abonat sau compusul din ultima milă.

De obicei crearea unei rețele principale evidențiate, adică. Rețeaua care servește singura organizație este prea scumpă pentru aceasta. Prin urmare, mai des recurge la furnizorul de servicii, adică. Organizații care oferă servicii de telecomunicații multor utilizatori. În acest caz, în cadrul rețelei corporative, comunicarea la distanțe considerabile se desfășoară prin rețeaua principală de public. Ca o astfel de rețea, puteți utiliza, de exemplu, un oraș sau o rețea de telefonie pe distanțe lungi sau rețele de date teritoriale. Cea mai obișnuită formă de acces la aceste rețele este accesând în prezent rețeaua globală de calcul Internet.

Pentru multe rețele corporative, posibilitatea de a intra pe Internet este de dorit nu numai pentru a asigura relația angajaților la distanță ai organizației proprii, ci și pentru a obține alte servicii de informare. Dezvoltarea întreprinderilor virtuale care lucrează pe baza tehnologiilor CALS, cu necesitatea implică schimburi de informații prin rețele teritoriale, de regulă, prin intermediul internetului.

Stații de lucru, servere, computere personale sunt utilizate pe scară largă ca prelucrare a datelor în CAD modern. Computerul mare și inclusiv superevmele nu sunt de obicei utilizate, deoarece acestea sunt drumuri, iar performanța / prețul acestora este semnificativ mai mică decât acest indicator al serverelor și multor stații de lucru.

Pe baza stațiilor de lucru sau a computerelor personale creați brațul. Compoziția tipică a dispozitivelor de arme: Computer cu unul sau mai multe microprocesoare, operaționale și cache și anvelope, care servesc pentru comunicarea reciprocă a dispozitivelor; Dispozitivele I / O, inclusiv cel puțin, tastatură, mouse, afișaj; În plus, o imprimantă, scaner, plotter (plotter), digitizer și alte dispozitive periferice pot fi incluse în AWP.

Memoria EMM are, de obicei, o structură ierarhică. Deoarece în memoria unui volum mare este dificil să se obțină o viteză mare de înregistrare și de citire a datelor, memoria este împărțită în memoria de capacitate mică superfluidă, memoria operațională principală a volumului moderat și memoria exterioară relativ lentă rezervor mare.Mai mult, la rândul său, memoria cache este adesea împărțită în memoria cache a primului și al doilea nivel.

Pentru a comunica dispozitivele cele mai de mare viteză (procesor, operațional și cache, placă video), un autobuz de sistem cu o lățime de bandă este utilizat pentru unul sau două GB / s. În plus față de anvelopa de sistem de pe placa de bază a computerului, există un autobuz de extensie pentru a conecta un controler de rețea și dispozitive externe rapide (de exemplu, un autobuz PCI cu o lățime de bandă de 133 MB / s) și un autobuz de dispozitive externe lente, cum ar fi tastatura , mouse, imprimantă etc.

Stația de lucru (stația de lucru) în comparație cu computerele personale sunt un sistem de calcul specializat pentru anumite funcții. Specializarea este asigurată atât de un set de programe, cât și de hardware prin utilizarea procesatorilor specializați suplimentari. Astfel, stațiile de lucru grafice pentru a efectua proceduri geometrice de modelare și grafică a mașinii sunt utilizate în principal în capr de inginerie mecanică. Această orientare cere procesor puternic, anvelopă de mare viteză, memoria este o capacitate destul de mare.

Procesorul de înaltă performanță este necesar pentru motivul că operațiile grafice (de exemplu, imaginile în mișcare, întoarcerea lor, ștergerea liniilor ascunse etc.) sunt adesea efectuate în raport cu toate elementele imaginii. Astfel de elemente în grafică 3D tridimensională în aproximarea suprafețelor cu grilaje poligonale sunt poligoane, numărul acestora poate depăși 104. Pe de altă parte, pentru confortul designerului în modul interactiv, întârzierea la efectuarea comenzilor operațiunilor de mai sus ar trebui nu depășesc câteva secunde. Dar, deoarece fiecare astfel de operațiune în legătură cu fiecare poligon este implementată de un număr mare de comenzi de mașini, viteza necesară este zeci de milioane de operații de mașină pe secundă. O astfel de viteză preț acceptabil Se realizează prin aplicarea împreună cu procesorul universal principal, de asemenea, procesoare de specialitate suplimentară (grafică), în care anumite operațiuni grafice sunt implementate de hardware. În cele mai puternice stații de lucru, microprocesoarele foarte productive cu un sistem de comandă abreviat (cu arhitectura RISC) sunt utilizate în mod obișnuit ca bază, care funcționează sub controlul sistemului de operare UNIX. În tehnologia Wintel mai puțin puternică, utilizează din ce în ce mai mult (adică microprocesoare Intel și sisteme de operare Windows). Procesoare grafice Efectuați astfel de operațiuni, cum ar fi, de exemplu, o rasterizare - reprezentare a imaginii într-o formă de raster pentru vizualizarea, mișcarea, rotirea, scalarea, îndepărtarea liniilor ascunse etc.

Caracteristicile tipice ale stațiilor de lucru: mai multe procesoare, zeci de sute de megaocteți de operațional și mii de megaocteți de memorie externă, prezența memoriei cache, anvelopă de sistem cu viteze de la sute MB / s la 1-2 GB / s.

În funcție de programare, există designer de artă, tehnologi de artă, lider de proiect AWS etc. Acestea pot diferi în compoziția dispozitivelor periferice, caracteristicile calculatorului.

Controlați întrebările

1. Ce ar trebui să furnizeze mijloace tehnice de CAD?

2. Ce se numește canal de date canal?

3. Care sunt variantele topologiei rețelelor locale de calcul?

4. Care este diferența dintre rețeaua locală de la teritorial?

5. Care este problema creșterii performanței procesorului?

De la începutul anilor 1980, secolul al XX-lea, datorită producției de masă și implementării computerelor personale (PC), ideea de automatizare a sistemului este desemnată de aproape fezabilă pentru organizațiile de proiectare de orice scară: de la un major instituție la un birou privat. Conceptul de CAD, pe de o parte, a fost simplificat și adesea asociat cu unul sau altul program de calculator. Pe de altă parte, proiectarea obiectelor tehnice complexe este posibilă numai în cadrul CADS ca organizație și tehnică sisteme bazate pe Care este întregul potențial al tehnologiei informației.

Instrumentele CAD sunt clasificate ca unitate a următoarelor componente: tehnică, software, matematică, metodică, informație și organizațională.

2.1. Tehnic și software.

Suport tehnic - Acesta este un complex de mijloace tehnice, cu care se efectuează colectarea, prelucrarea, depozitarea, conversia și transmiterea datelor asociate obiectului de proiectare.

Baza suportului tehnic este mijlocul echipamentului de calcul și, în primul rând, acesta este un computer personal.

Configurația standard a computerului este, în general, bine cunoscută (vezi figura 2.1):

· o unitate de sistem constând dintr-un procesor, operativă la sursa de alimentare, sursa de alimentare, hard disk, câmpuri de date, porturile care leagă dispozitive periferice;

· tastatură pentru introducerea informațiilor;

· monitor pentru a afișa informații;

· mouse-ul pentru confortul dialogului "Man-Calculator".

Smochin. 2.1. Configurația standard a computerului

Conceptul de dispozitive periferice include o gamă largă de mijloace tehnice. În primul rând, acestea sunt instrumente pentru colectarea și prelucrarea datelor pentru proiectare. Acestea includ echipamente geodezice electronice (tahometre, sisteme navigatie prin satelit, Scanere laser etc.), care funcționează direct sub controlul computerelor sau transmite datele de măsurare a fișierelor computerului. Mai multe informații despre mijloacele tehnice ale anchetelor de inginerie sunt prezentate în CH. patru.

Dacă informațiile inițiale despre drumul proiectat sunt prezentate sub formă de planuri topografice, apoi să convertiți informațiile din speciile de hârtie la aplicarea electronică scanere(vezi Fig.2.2, a) . Scanerele sunt laminate sau comprimate. Precizia scanării recente este semnificativ mai mare și poate ajunge la 12000 dpi (puncte per inch - puncte per inch). Când vine vorba de proiectarea obiectelor tehnice complexe, sunt utilizate scanerele de inginerie ale formatului mare A 0 (A 1).

Zi libera informații grafice. Despre obiectul de design (desene) este, de asemenea, tipărit pe plotteri ale unui format mare. Conform metodei de depunere a hârtiei plottersla fel ca scanerele, sunt laminate (Fig.2.2, B) sau tabletă. Conform metodei de aplicare a substanței de colorare - laser sau cu jet de cerneală. A căror întrebare ar trebui să fie un desen inginerie, negru și alb sau culoare, recent rezolvată cu siguranță în favoarea culorii. În primul rând, având în vedere progresul semnificativ în domeniul tipăririi color, care a devenit nesemnificativ mai scump în alb și negru. În al doilea rând, culoarea poartă informații suplimentare Despre facilitatea proiectată și ajută la creșterea eficienței analizei vizuale a acestor desene.

Forma \\ * mergeformat

Smochin. 2.2. a) scaner laminat; b) plotterlonal

Dispozitivele periferice ale computerului includ, de asemenea, dispozitive foto și video digitale, care sunt în prezent utilizate pe scară largă la colectarea datelor sursă pentru designul rutier.

Pentru organizarea de lucrări colective privind proiectul și schimbul operațional de informații, computerele sunt combinate în rețelele locale (Intranet) și Global (Internet) ale căror componente tehnice sunt servere, taxe de rețea, modemuri, rețele de fibre optice etc.

Software. CAD este împărțită de sistem de sistem. și aplicat.

La nivel de sistem software. În primul rând, sistemele de operare (OS), care gestionează toate procesele care apar în computere. Apariția și evoluția sistemului de operare au avut loc în paralel cu dezvoltarea computerelor în sine. Dacă crearea primului computer personal este asociată cu compania IBM.(www. iBM. com. ), apoi primul sistem de operare de masă a apărut pentru acest computer de la companie Microsoft.( www. Microsoft. Com.) și numită DOMNIȘOARĂ.- Dos..

Calea de evoluție de 14 ani (din 1981 până în 1995) DOMNIȘOARĂ.- Dos. Versiunile 1.0-7.0 au contribuit la introducerea computerelor de la sarcini solide de inginerie la utilizarea pe scară largă în toate sferele vieții.

De la începutul anilor '90 pentru schimbare DOMNIȘOARĂ.- Dos. vine Windows. (din limba engleză - Windows) și de la companie Microsoft.acea vă permite să lucrați simultan cu mai multe programe (Windows), comutați cu ușurință între ele fără a fi nevoie să închideți și să reporniți programele individuale. La stadiul inițial al dezvoltării Windows. A servit rolul interfeței grafice pentru DOMNIȘOARĂ.- Dos..

Cu ieșire Windows. 3.1 (1992) Acest sistem de operare este asociat ca fiind independent, capabil să lucreze cu memoria RAM de peste 640 KB, cu fonturi scalabile Tip adevărat..

Eliberare în 1993. Windows.NT. (Reducerea din noua tehnologie - tehnologie nouă) a fost bine acceptat de dezvoltatori datorită securității, stabilității și dezvoltării sale sporite API.-Interface VICTORIE.32 Simplificând pregătirea programelor puternice.

În 1995 iese Windows.95 - Versiunea cea mai prietenoasă versiune Windows.Pentru instalarea care nu este necesară pentru a instala Dos.; Aspectul ei face un PC mai accesibil consumator de masă. Windows 95 are un set de protocol încorporat. TCP./ Ip. Și este permisă utilizarea unor nume de fișiere lungi.

Windows. 98 (1998) - ultima versiune Windows. Pe baza vechii nuclee care operează pe fundație Dos.. Sistem Windows. 98 integrat cu browser. InternetExplorator. 4 și compatibile cu numeroase noi standarde hardware, inclusiv porturile USB. Ulterior versiunea Windows. Dezvoltate pe baza kernel-ului NT.

În prezent (din 2001), majoritatea programelor de aplicații, inclusiv CAD, operează un sistem de operare care execută DOMNIȘOARĂ.Windows.XP. (De la experiența engleză - experiență).

Noua interfață orientată spre probleme DOMNIȘOARĂ.Windows.XP. Vă permite să stăpâniți principiile de lucru în cel mai scurt timp posibil sistem de operare Chiar și acei utilizatori care nu au întâlnit niciodată familiile familiei Windows.. Folosit de Windows.XP. Tehnologiile web extinse deschid posibilitatea partajării textului și mesaje vocale, creând proiecte web de diferite niveluri de complexitate și partajarea aplicațiilor nu numai pe rețeaua locală, ci și pe Internet.

Software-ul condiționat de sistem poate fi atribuit DOMNIȘOARĂ.Birou., ale căror aplicații sunt ( editor de text Cuvânt., foaie de calcul excela) A declarat standarde de facto în clasa dvs. de programe. Aproape toate capsorii care formează documente text ca date de ieșire, efectuează acest lucru în mediul înconjurător. DOMNIȘOARĂ.Cuvânt., dar forme de masă - În mediul înconjurător DOMNIȘOARĂ.excela.

Programele aplicate, în plus față de CAD, pot fi atribuite: Vectorizatoare; Programe de prelucrare a datelor geodezice, date de detectare la distanță; Sisteme de control al bazelor de date (DBMS); Sisteme de management de proiect de proiectare (SUCCD) etc.

Ultimul dintre cele enumerate (SUCCD) este extrem de important în activitatea organizațiilor de proiect, deoarece asigură în mare măsură funcționarea sistemelor de control al calității în producția de produse de proiect.

Dintre multe programe din această clasă, sistemul cel mai complet funcțional este ParteLa care se adauga. (Dezvoltator - slăbiți moale, Moscova, www. lotsia. com. ).

ParteLa care se adauga. Este un sistem profesional construit în arhitectura client-server bazat pe baza de date Oracol, DOMNIȘOARĂ.SQL.- Server, Sybase. și fiabilitate distinctivă, productivitate, scalabilitate și securitate.

Smochin. 2.3. Sistemul de management al documentației Party Plus

Sistemul conține o arhivă sigură de documente, precum și unelte încorporate pentru rutarea gratuită și predefinită a documentelor, lucrărilor și gestionării proceselor de afaceri. Sistemul acceptă modul de lucru colectiv paralel al diferitelor grupuri de utilizatori și asigură gestionarea întregului proiect referitor la informații, care permite organizației de proiect să nu acceseze numai descrierea proiectului, ci și să gestioneze informații despre acest proiect.

Dacă există mai multe departamente de proiect distribuite teritorial în întreprindere, atunci cu ParteLa care se adauga. Puteți organiza interacțiunea datoriei unităților la distanță atunci când lucrați la mai multe proiecte.

ParteLa care se adauga. Are o funcție de menținere a istoriei tuturor schimbărilor de inginerie în structura proiectului, capacitatea de a compara starea actuală cu un stat la orice dată. Există mijloace de susținere a designului multivariat cu stocarea opțiunilor care nu au fost incluse în proiectul principal, instrumente pentru a sprijini munca cu versiuni versiuni. Există o oportunitate de a seta analogii sau elemente conexe pentru elementul de proiect, obiecte de grup pe diferite criterii.

Sistem ParteLa care se adauga. Universal, îndoire maximă pentru rezolvarea problemelor în diferite industrii, inclusiv a industriei rutiere și se concentrează pe o muncă egală cu diverse CAD.

2.2. Matematică și metodică

Suport matematic - Aceasta este o combinație de metode analitice și numerice, modele matematice de algoritmi pentru implementarea procedurilor de proiect. Utilizarea anumitor metode depinde de nivelul de dezvoltare a CAD, de proprietățile obiectelor de proiectare și natura sarcinilor care sunt rezolvate.

La etapa inițială a dezvoltării CAD, a fost efectuată algoritmismul metode manuale Proiecta. Acest lucru a contribuit la o reducere a timpului de proiectare, dar calitatea soluțiilor de proiectare nu a fost practic îmbunătățită.

Prima lucrare în domeniul optimizării deciziilor de proiect a început în anii '70 și au fost asociate, în primul rând, cu proiectarea profilului longitudinal. Lucrările de E.l. Filstein și metoda sa de "iterații de frontieră", V.I. Trechenkova și metoda sa "Proiecția gradientului" au stabilit poziția liniei de proiect a profilului longitudinal, ținând cont de minimizarea volumului de lucrări de terasament. Deja în această etapă, era necesar să se abandoneze prezentarea liniei de proiectare sub forma unei secvențe de direcție și arc de cercuri și model proine al liniei de proiectare sub forma unei îmbinări liniare). Cu toate acestea, etimetica nu a afectat principiile generale (de bază) de cercetare și proiectare a drumurilor.

Tranziția în anii '90 ai sistemului de automatizare a designului rutier pe baza modelelor de locație digitală a condus la o schimbare semnificativă a întregii tehnologii de proiectare și lucrări de anchetă.

În timpul designului rutier "manual", sondajele geodezice au fost efectuate printr-o metodă "supărată". Esența acestei metode este următoarea etapă a muncii:

· Trasarea pe teren a autostrăzii. În același timp, mișcarea tangențială a traseului este simultană principala mișcare pentru toate lucrările ulterioare de centrare, atât în \u200b\u200bstadiul de cercetare, cât și în etapa de construcție.

· Planificarea fixării de înaltă altitudine a pielii prin adevăruri și stâlpi de colț.

· Pictul de defalcare pe autostradă. Nu numai punctele de picket, ci și punctele pozitive (caracteristice) asociate cu credințele, intersecția fluxurilor de apă, comunicațiile și drumurile de inginerie sunt defalcate și asigurate.

· Dublu nivel geometric longitudinal al piesei acceptate de un par.

· Discul de fotografiere. La ruperea unei picturi pe autostradă, efectuați simultan coborâșurile defalcate pe toate punctele pozitive și pozitive. În siturile rectilinie, traseele sunt defalcate perpendiculare pe axa drumului și în situsurile curbilineare - perpendiculare pe tangente la pistă. Lungimea diametrului durează astfel încât să se găsească panza de pământ cu toate elementele sale structurale.

Se efectuează fotografii pentru construirea de profiluri longitudinale și transversale în conformitate cu linia adoptată pentru proiectarea ulterioară a pământului, organizarea sistemului de drenaj de suprafață, numărarea volumelor de lucrări de lucru și pregătirea documentației de proiect.

După cum rezultă din cele de mai sus, cu o metodă "supărată" de cercetare a unei schimbări în poziția traseului și, prin urmare, toate celelalte previziuni din etapa proiectului nu sunt posibile. Astfel, începerea creativă a activității proiectului este limitată datorită predeterminării traseului drumului, ceea ce afectează în mod semnificativ calitatea deciziilor finale ale proiectului. Rețineți, de asemenea, că în domeniul urmăririi, în absența echipamente de calculatorInginerul, recorderul de surori s-au limitat la schema elementară de rotunjire a piesei de tip "Caldoi-Cloud-Clogoid", a cărei defalcare a fost de a produce în conformitate cu tabelele de centrare corespunzătoare.

O perspectivă complet diferită deschide metoda "întreprindere" de exquizare a drumurilor, utilizarea prioritară a cărei a devenit posibilă datorită realizărilor echipamentelor electronice totale și tehnologiei de calcul.

Excursii privind această metodă sunt după cum urmează:

· În fâșia posibilelor soluții de proiectare definite în stadiul pre-proiect, se pune și fixă \u200b\u200bși fixă \u200b\u200bcursa principală (rețea de mișcări).

· Total trupa istorică de fotografiere variază. În același timp, este asigurată o performanță ridicată a lucrării, deoarece măsurătorile necesare pentru determinarea coordonatelor spațiale ale punctelor de etanșare ale terenului se efectuează în mod cuprinzător utilizând un singur instrument geodezic - un tacheometru.

· Un model de locație digitală este citit de pe tacheometrul electronic la computer, care este baza tuturor procedurilor de proiect ulterioare.

Rețineți că, cu metoda de cercetare "întreprindere", locația piesei este determinată fie la stadiul de cercetare, cât și la etapa de proiectare (în condiții cămilă). Acest lucru face posibilă modificarea localizării piesei printr-o etapă a designului, care să fie utilizată pentru a stabili locația traseului și a descrierilor sale cu metode matematice moderne, inclusiv optimizarea.

Având în vedere natura tridimensională a TSMM și a suprafețelor generate de aceasta, apare posibilitatea unică de urmărire spațială a drumurilor. În prezent, metodologia și algoritmii de urmărire spațială sunt dezvoltate cu succes în cadrul CAD, iar arsenalul tehnologiilor avansate ar trebui să fie completat în curând pentru practicile de proiect rutier.

Dintre numeroasele metode de matematică computațională care au devenit disponibili în sistemul de automatizare a sistemului de lucru, vom opri splinele și curbele de fascicul utilizate în ceea ce privește drumurile de urmărire automate în ceea ce privește profilul longitudinal.

Spine de interpolare.După cum se știe, termenul "spline" provine din numele instrumentului de desen - o linie subțire metalică sau de lemn, care se înclină astfel să treacă prin punctele specificate ( x I., y.= f.(x I.)).

Apoi, spline în poziția de echilibru are o formă care minimizează energia potențială. Și în teoria grinzilor se stabilește că această energie este proporțională cu integrarea lungimii arcului de la Piața Curburei Spline:

în condiții S.(x I.) = y..

Smochin. 2.4. Contururile splinelor ca analog matematic al liniei

Spline poate fi determinat de 2 moduri: bazate pe reconcilierea reciprocă a funcțiilor simple și de la rezolvarea problemei de minimizare.

Globurile determinate de prima metodă pot fi atribuite splinelor de interpolare necesare pentru prezentarea analitică a informațiilor specificate discret.

Suprafața splinelor determină cel mai adesea pe baza celei de-a doua metode. Este netezită spline care trebuie să găsească aplicația mai largă pentru a optimiza acele soluții de proiectare care sunt aproximative în stadiul inițial al considerației, de regulă.

În practicile de proiect, ele se aplică, de obicei, de regulă, gama de gradul 1 și 3. Gama de gradul 1 (liniară) servește, în primul rând, ilustrații bune și accesibile pentru a înțelege procesele de construire a algoritmilor splinei, în al doilea rând, pentru a descrie elementele geometrice ale drumurilor reprezentate sub formă de linii rupte (mișcări de trunchi și tangențiale, longitudinale și profilele transversale ale pământului etc.).

Domeniul 1 spline. Intervalul de gradul 1 (rupt) este destul de simplu pentru înțelegere și, în același timp, timpul reflectă proprietățile de bază ale funcțiilor spline. Din punct de vedere matematic, spline a gradului I este o funcție continuă din bucăți, pe fiecare segment descris de ecuația formei:

y.= a I.+ b I X., (2.2)

unde i. - numărul intervalului în cauză între nodurile de interpolarex I. și x I. + 1 .

Așa cum se poate observa din formula (2.2), pe intervalul de element, punctul de vedere al ecuației nu diferă de expresia generală acceptată direct. În general, ecuația Loloral (îmbinare de gradul I) în forma matricei poate fi scrisă ca:

(2.3)

Acest sistem de ecuații liniare nu necesită o soluție comună și se descompune pentru a rezolva fiecare ecuație separat. Spline, a căror soluție este asociată cu calcularea subsistemelor unei dimensiuni mici, în acest caz - ecuațiile primei ordini, vor fi numite locale.

Interpolarea spline de gradul I - aceasta este o trecere spartă prin puncte (x I, y i). Pentru agregate x I.(i \u003d.0, 1,… , N.) în intervalul [ a, B.] Condiția trebuie efectuată. x I 1.

Folosind polinomul Lagrange, puteți construi un spline pentru interval i -(i +.1):

(2.4)

Desemnare S. 1 (x) Vom înțelege ca o funcție spline a gradului întâi. În caz contrar, ecuația (2.4) poate fi scrisă:

(2.5)

Dacă luați formularul de ecuații (2.2) și (2.5) coincide. Pentru a construi un algoritm și compilarea procedurii de construire și calculare a splinelor, este necesar să vă amintiți doar 2 n.+2 numere.

Spline gradul 3.Gama de grade 3 (Cubic) este o continuare continuă (continuitatea derivatelor 1 și 2) o funcție constând din segmente de parabolă cubică.

În prezent, există mulți algoritmi pentru construirea și calcularea splinelor cubice, care se datorează utilizării lor la scară largă în rezolvarea problemelor tehnice asociate cu sytlepolarea curbelor și suprafețelor.

La rezolvarea sarcinii dintre n noduri sunt situate n.-1 Fragmente de curbe cubice, iar curba cubică, la rândul său, este determinată de 4 parametri. De la valoarea funcției și a primului, al doilea derivați ( X S., X.¢ S., X.² S.) continuu în toate ( n.-2) - noduri interne, avem 3 ( n.-2) Condiții. În noduri X si.= X I. Alte condiții n sunt suprapuse X S.. De aici avem 4 ani. n.-6 condiții. Pentru definirea neechivocă a splinei, sunt necesare două condiții, care sunt de obicei asociate cu așa-numitele condiții de margine (limită). De exemplu, este adesea acceptată pur și simplu. În acest caz, obținem numărul necesar de condiții pentru determinarea splinelor naturale în formularul:

Dezavantajul acestei spline este acela că nu are o schimbare în forma de pe site între două puncte de interpolare rigid fixe. Numai mișcarea unuia dintre punctele de interpolare poate fi realizată printr-o schimbare sub forma unei curbe spline. În același timp, datorită faptului că splinele cubice de interpolare se referă la metode nonlocale de aproximare, valorile sale la punctele care nu coincid cu nodurile de plasă δ: a.= x. 0 x n \u003d b.depinde de întreaga totalitate a valorilor f I. = f.(x I.), i.= 0, 1 ,…, N., și de la valorile condițiilor de margine la puncte a., b.; Prin urmare, efectul dorit de schimbare a formei unei curbe spline într-un interval de interval de locație poate fi suprapus cu schimbări nedorite pentru restul restului.

Cu toate acestea, sunt cunoscute metode de combatere a acestui fenomen neplăcut. Acest lucru, în primul rând, utilizarea interpolării locale a tipului Hermite, pentru care valoarea spline dintre nodurile de rețea depinde de valorile funcției și de derivații săi numai din unele vecinătate a acestui decalaj.

În al doilea rând, interpolarea bazată pe spline raționale. Păstrarea uneia dintre cele mai importante proprietăți ale interpolării cubice spline - simplitatea și eficacitatea implementării pe computer - Splines rațional au posibilitatea de a se apropia de funcții cu gradienți mari sau puncte de pauză, eliminând oscilațiile inerente inerente splinei obișnuite cubice.

Funcția de apel funcțională rațională S.(x.), care este la fiecare interval de interpolare [ x I., x I. +1] scrisă în formă

(2.7)

unde t \u003d.(x - x i)/ h i, h i \u003d x I +. 1 - x i,p I,q I. - set numere, -1 p I,q i și în același timp continuu cu primul și al doilea derivat.

Din expresia (2.7) se poate observa că atunci când p i \u003d q i \u003d0, i \u003d.0, 1,…, N.-1, Rational Spline se transformă într-o spline cubice obișnuite. În plus, putem presupune că spline de gradul întâi este, de asemenea, un caz special al unui spline cubic, de la toate p I, Q I -\u003e ∞i \u003d.0, 1,…, N.–1, Fair. S.(x.)–> f I.(1– t.)+ f I. +1 t,x.Î [x i,x I. +1 ].

Astfel, se poate aștepta ca atunci când se utilizează spline raționale prin selectarea corectă a parametrilor liberi. p I, Q I Se obține o precizie ridicată a apropierii asupra loturilor de netezime suficientă a funcției interpolate, iar cerințele unui caracter calitativ și monotonii sunt îndeplinite în zone cu gradienți mari.

Utilizarea unei funcții spline raționale vă permite să descrieți dependența uniformă a piesei cu o aproximare maximă la pista specificată de elementele tradiționale. Variarea valorilor coeficienților p I. și q i, Este posibil să imite complet funcția spline a elementelor tradiționale ale planului de cale (curba directă, circulară, clofitală).

Locul "slab" în justificarea splinelor de interpolare ca un aparat matematic universal atunci când trasarea drumurilor este presupunerea (condiție) că nodurile de interpolare sunt atribuite corect designerului și atunci când se calculează valorile spirației în sine, ajustarea nu este supusă la.

Să analizăm cum sunt prescrise noduri în practică?

Dacă se efectuează urmărirea pe baza unui card sau a unui plan topografic, se efectuează o linie de schiță a drumului, care, în funcție de designer, este cea mai potrivită în condiții specificate, "cu mâna" sau folosind dispozitive mecanice. Apoi, nodurile de interpolare sunt înregistrate pe linia de schiță și sunt măsurate coordonatele acestora. În același timp, nu există algoritmi strict formalizați în scopul localizării nodurilor, există doar o serie de sfaturi practice. În special: Aranjamentul frecvent al nodurilor duce la oscilația curburii unei astfel de spline datorită erorii inevitabile a filmărilor coordonatelor nodurilor de interpolare; Locația lor rară provoacă abateri substanțiale ale autostrăzii spline din linia generatoare de linia de schi.

Dacă urmăria se efectuează pe câmpul de sondaje de teren, nodurile interpolării spline sunt punctele de fotografiere ale modelului digital al erorii de teren în stabilirea coordonatelor lor și mai evidente datorită prezenței unor erori aleatorii și sistematice .

O bună aproximare a autostrăzii spline la opțiunea de schiță și, în același timp, netezimea sa suficientă (netezeală) poate fi realizată, de regulă, numai cu o ajustare intuitivă multiplă a designerului nodului de interpolare.

Rezultă că spațiile de interpolare nu sunt un aparat matematic de urmărire optimă, ci doar convenabil și în multe sarcini unelte extrem de eficiente pentru soluțiile de proiectare numit de prelucrare a computerului. Calitatea acestor soluții este, în esență, depinde de calificarea designerului.

Din raționamentul de mai sus, rezultă că stabilirea sarcinii de urmărire pe baza splinelor ar trebui să-și asume următoarele: nodurile de interpolare ale traseului de schiță și, în cazul reconstrucției - piesa sursă, sunt atribuite aproximativ (cu admitere) Iar locația lor exactă este calculată în funcție de anumite modele care iau în considerare o serie de setări țintă fundamentale Trace proces. În terminologia matematică, această problemă poate fi atribuită sarcinilor de generare a formelor geometrice conform descrierilor lor brute (aproximative) sau a sarcinilor de netezire.

Splinele de netezire. Ca aparat matematic, splinele de netezire sunt utilizate ca aparate matematice, care minimizează funcționalitatea formei:

cu restricții, de exemplu,

În intrarea funcțională q \u003d.1, 2; S.(x I.) - splina; r. I. - coeficientul de ansamblu de interpolare; f. 0 (x I.) - funcția apropierii inițiale.

Restricțiile pot fi cele mai diferite și în cazul urmăririi drumurilor este: restricțiile pe raza admisibilă, direcția planului de urmărire a Oclonului în profilul longitudinal etc., în același timp, așa-numitele "condiții de graniță "Ar trebui adăugat pentru splinele din al treilea grad x. 0 = ax n \u003d.b.asigurarea unicității construirii unei spline. De exemplu, poate fi condițiile de direcție inițială și finală specificată a secțiunii proiectate a piesei S.¢ (x A.), S.¢ (x B.).

Din forma de înregistrare a condițiilor comune (2.8) - (2.10) rezultă că aceasta este problema optimizării condiționate.

Starea (2.9) permite nodurile de interpolare din coridorul de variație stabilit conform unui algoritm dat. Configurarea finalizării procesului de optimizare iterativă este următoarea condiție (2.10) și înseamnă că, la fiecare etapă de iterație suplimentară, schimbarea oricăror noduri nu va depăși amploarea d..

Dacă în stare (2.9) e. I. \u003d 0, apoi venim din nou la conceptul de spline de interpolare. Prin urmare, devine evident că splinele de interpolare sunt doar un caz special de spline de netezire.

Alegerea splinelor de netezire pentru o atenție suplimentară numai sub formă de polinoame algebrice și numai gradul 1 și 3 de la soi se datorează faptului că este cea mai simplă în implementarea calculatorului a splinei și, în același timp, au proprietăți aproximatoare suficiente pentru descrierile contururilor. Trasee și analiza diferențială. În cazul splinelor de gradul I, această analiză (derivatele 1-EI 2-E) pot fi efectuate ca diferențe separate, iar pentru gradul 3 spline - diferențierea directă a funcției.

Funcțională (2.8) bine modelează sarcina de urmărire a drumurilor în timpul reconstrucției lor, care este de a obține deviația minimă a traseului proiectat de la existent, în același timp sub pantă și curbură în profilul longitudinal și la curbură și viteza rapidă de creștere de curbură în termeni de revendicări pentru această categorie de drumuri. Abaterea minimă se realizează în detrimentul celui de-al doilea mandat, iar condițiile de curbură și panta - primele termeni funcționale (2.8).

Cu co-minimizarea celor doi termeni, raportul dintre ele este reglementat de coeficienții de greutate r. i, care trebuie definită în mod normal.

Luați în considerare capacitățile de optimizare ale funcționării (2.8) în ordinea ascendentă a complexității sale.

A doua funcționare funcțională

este cunoscută ca metodă de cel puțin pătrate și este o funcție n.+ Prima variabilă S.(x I.), i \u003d.0, 1,…, n.. Minimizarea celor din urmă se dezintegrează în acest caz pentru a minimiza termenii individuali independent pentru fiecare variabilă.

În cazul aplicării splinelor de gradul I, primele componente (2.8) vor fi înregistrate ca

.(2.12)

Luați în considerare apropierea liniară a funcționării duratei curbei arcului

(Se presupune că aici S.`(x.) puțini). Evident, soluția problemei de minimizare a funcționării (2.13) coincide cu soluția unei probleme liniarizate de găsire a unui element de lungime minimă. Soluția obținută este adesea menționată ca o fixată într-un set convex.

După înlocuirea primului derivat al splinei, care coincide în acest caz, cu o diferență separată, ia forma

(2.14)

unde sALUT.= x I. +1 –x I..

Diferențiat de variabilă S.(x I.) și orientați doi termeni consecutivi ai ecuațiilor care conțin acest necunoscut:

Echivalând valoarea rezultată zero și exprimarea necunoscută S.(x I.), primim

Aici semnul "\u003d" este un operator de atribuire. Dacă luați uniforma pasului de interpolare, adică h i \u003d.const.Procesul de optimizare (iterații pas cu pas) în interpretarea grafică va fi complet înțeles (figura 3.10).

Convergența rapidă a procesului iterativ vă permite să recomandați această metodă pentru a pre-dezvolta soluții de proiectare pe linia de proiect a profilului longitudinal. În acest caz, raza curburii și părtinirea liniei de proiect pot fi monitorizate prin construirea primei și celei de-a doua diferențe separate.

Smochin. 2.5. Interpretarea grafică a netezitei liniare spline

Considerația comună a valorii funcționalelor (2.12) și (2.14) ne oferă o formulă recurentă pentru optimizare:

Convergența procesului iterativ aici, comparativ cu formula (2.17), este mai mică și depinde în mod semnificativ de valoarea r. I.. Coeficientul de greutate r. I. Vă permite să încetiniți sau să accelerați procesul iterativ la punctele individuale (noduri) și poate, de exemplu, pentru linia de proiectare, pentru a servi ca mijloc de contabilizare a volumului sau a valorii construcției unui pânză de pământ (lucrări rutiere) pe o parte dintr-o singură lungime.

Luați în considerare prima funcție caracteristică (2.8) în legătură cu Splines Cubic:

În mod similar, soluția problemei splinelor în setul convexi descrie (într-o formulare liniarizată) furnizarea ocupată de o placă elastică în coridorul restricțiilor. La înlocuirea celui de-al doilea derivat al celei de-a doua diferențe separate, această funcție va lua forma:

unde S.¢ (x A.), S.¢ (x B.) - unele dintre condițiile posibile de margine ale îmbinării cubice. În ceea ce privește linia de proiectare, este o prejudecată în inițial ( x A.) și ultimul ( x B.) Puncte ale secțiunii proiectate a drumului.

Diferențierea și sumarea ecuațiilor ne vor da formulele recurente corespunzătoare, care sunt detaliate în literatura specială.

Designul rotundării rutiere din punct de vedere al schemei clasice "Curve Clumoid - Curve - Clumoid" este suficient de rezonabil din pozițiile teoretice, dar în practică o astfel de schemă are multe defecte și inconveniente. Fără a intra în esența lor, observăm că dacă utilizați orice funcție care ar putea într-o oarecare măsură să modeleze schema clasică (curba compozită), apoi din punctul de vedere al confortului algoritmului și organizarea eficientă a dialogului "Inginer-Computer" .

Curbe Bezier. În 1970. Pierre Bezier (matematicianul francez) a luat componentele unui polinom cubic parametric, astfel încât sensul lor fizic a devenit foarte vizibil și foarte potrivit pentru rezolvarea multor sarcini aplicate, inclusiv în scopul de a proiecta drumuri pe principiul "urmăririi tangențiale" .

Formula Bezier pentru polinomul cubic ( n.\u003d 3) are forma următoare.

Lasa r I. = , i.= 0, 1, 2, 3, apoi pentru 0 ≤ t ≤1:

sau în formă de matrice:

Matricea M. Se numește matricea de bază a curbei cubice Bezier.

Curba prezentată sub formă de Beziers trece prin puncte r. 0 I. r. 3, are un tangent la punct r. 0 direcționați de la r. 0 K. r. 1, și tangentă la punct r. 3 Direcționați de la r. 2 K. r. 3 .

Drept R. 0 R. 1 , R. 1 R. 2 I. R. 2 R. 3 Formați o figură, numită caracteristică (decisivă) ruptă, care predetermină contururile curbei Bezier (figura 2.6).

Pentru a construi o curbă, setați puncte R. 0 I. R. 3, prin care ar trebui să treacă curba, apoi pe tangentele dorite la această curbă la punctele R. 0 I. R. 3 Setați puncte R. 1 I. R. 2. Schimbarea lungimilor segmentelor R. 0 R. 1 I. R. 2 R. 3 Diverse o curbă de contur, oferindu-i forma dorită.

Smochin. 2.6. Segment curba cubică bezier

Valoarea principală controlată în proiectarea curbelor din plan este raza de curbură. Pentru a calcula raza curburii în fiecare punct al curbei, este necesar să se cunoască valorile primului și al doilea derivate ale punctului de vectorială. Pentru o curbă cubică Bezier, primul și al doilea derivat sunt calculați prin formulele de mai jos:

Apoi curbura (raza inversă a curburii) este calculată prin formula:

În plus față de curba urșilor de ordinul 3 (cubic) în scopul urmăririi drumurilor, este posibilă, de asemenea, utilizarea curbelor de bezieri ale ordinelor a 2-a, a 4-a și a 5-a. Formulele corespunzătoare pentru calcularea vectorilor razei (și derivații lor) pentru aceste curbe sunt prezentate mai jos.

Curba Bezier a doua comandă:

Curba intermitentă a ordinului 4:

Curba intermitentă a ordinului 5:

Union de curbe elementare BEZIER γ (1), γ (2), ..., γ ( L.), în care punctul terminal al curbei γ ( I.) , i.= 1, 2,…, l -1 coincide cu punctul inițial al curbei γ ( I. +1), se pare o curbă compozită a bezierului. Dacă fiecare curbă γ ( I.) este dată de ecuația parametrică de tip

r. = r. ( I.) (t.), 0 ≤ t.≤ 1,

această condiție este scrisă după cum urmează:

r. ( I.) (1) = r. ( I. +1) (0), i.= 1, 2,…, l.–1.

În special, pentru ca tangentul curbei compozite Bezier, determinat de setul de puncte P. 0 , P. 1 , …, P. m. , schimbat continuu de-a lungul acestei curbe, este necesar ca primele trei P. 3 I. -1 , P. 3 I., P. 3 I. +1 (i. ≥ 1) au fost colinear, adică se află pe o linie dreaptă (vezi figura 2.7).

Smochin. 2.7. Curba compozită a bezierului cubic

Curbele spațiale Beziers. De mai sus, în raționamentul curbelor Bezier, a fost înțeles aspectul plat al punctelor de susținere ale pistei și, în consecință, a fost luată în considerare reprezentarea numai a curbelor plate. În general, apariția grinzilor sparte caracteristice sunt stabilite de punctele de spațiu tridimensional. P I.(x I., y., z I.), i.= 0, 1 ,…, m..

Apoi curba spațială a strălucirii m. Determinată de ecuația având următoarea formă:

unde sunt polinomii Bernstein.

Recordul matricei de ecuații parametrice care descrie curba spațială a bezierilor are forma:

0≤ t. ≤ 1,

O prezentare mai detaliată a urmăririi spațiale a drumurilor este dată în CH. cinci.

Suport metodic - o combinație de materiale metodologice care contribuie la funcționarea CAD.

Corpurile profesionale sunt, de obicei, un suport metodologic în formular " Ghiduri de referință"În hârtie. Meniul principal al unor astfel de sisteme conține, de asemenea, o secțiune de certificat (asistență), care prezintă o descriere a principalelor proceduri de proiect.

În timpul funcționării CAD, experiența dezvoltării raționale a soluțiilor de proiectare este acumulată pe baza întregii totalități a instrumentului de sistem. Această experiență este de obicei stabilită sub formă de "orientări practice (beneficii)" și contribuie la îmbunătățirea eficienței și calității muncii inginerești.

2.3. Informații și furnizare organizațională

Suport de informare - Aceasta este o combinație de fonduri și metode de construire a unei baze de informare în scopuri de proiectare.

Parte suport de informare Include: standardele de stat (GOST), standardele de construcție (CH), standardele și regulile de construcție (SNIP), normele de construcție departamentale (VNS), soluții tipice de proiectare pentru structuri și elemente ale drumurilor. Toate materialele de informare de reglementare de mai sus există în hârtie sau sub formă de analogi electronici.

O altă parte a sprijinului informativ există numai în formă electronică și este o parte integrantă a CAD. Acestea sunt biblioteci de simboluri (vezi Fig.2.8), clasificatori și coduri, modele de elemente tipice în algoritmi grafici.

Smochin. 2.8. Biblioteca Signal Condition pentru Planul topografic

În acest proces, designul este, de asemenea, utilizat informații regionale. Include informații și informații despre mediu și de mediu, date privind relieful și structura geologică a localității, informații despre localizarea carierelor de sol și a materialelor de piatră etc.

Pe o altă clasificare, informațiile pot fi împărțite în intrare, intermediar și ieșire. Intrarea - un set de date sursă necesare pentru adoptarea unei soluții de proiectare. Intermediar - obținut anterior ca urmare a rezolvării unei sarcini și a fost utilizată pentru a rezolva pe alții, dar nu rezultatele finale ale rezolvării problemelor. Rezultat - obținut ca urmare a rezolvării sarcinilor și destinate utilizării directe în proiectare.

Suport organizațional Reprezintă o combinație de măsuri organizaționale și tehnice menite să îmbunătățească eficiența funcționării CAD. Acestea includ: Schimbarea structurii organizatorice a organizației de proiect, a departamentelor și a diviziilor sale; Redistribuirea funcțiilor între departamente; Modificări ale tehnologiei de proiectare și de personal de lucru și personalul personalului, îmbunătățind proiectarea proiectantului sistemului SD, organizarea și funcționarea sistemelor de management al managementului de proiect pe baza standardelor internaționale ISO 9001: 2000.

• Înapoi
• Redirecţiona

proceduri de proiectpentru care există un software adecvat;

interacțiunea dintre designeri și computere, suport pentru modul interactiv de funcționare;

interacțiunea dintre membrii unei echipe care lucrează la un proiect comun.

Prima dintre aceste cerințe se efectuează dacă există mașini de calcul și sisteme cu o capacitate suficientă de productivitate și de memorie în capr.

Cea de-a doua cerință aparține interfeței cu utilizatorul și se efectuează prin includerea unor dispozitive convenționale de intrare / ieșire a datelor în capr și, mai presus de toate, cu dispozitive de partajare a informațiilor grafice.

A treia cerință determină asocierea hardware-ului CAD în rețeaua de calcul.

Ca rezultat, structura generală pe care CAD este o rețea de noduri legate între ele. transferul de date Mediu (Figura 5.1). Nodurile (stațiile de date) sunt locurile de muncă de designer, adesea menționate locuri de muncă automatizate (AWP), sau stații de lucru (WS - stație de lucru) ; Acestea pot fi, de asemenea, calculatoare mari (mainframe), dispozitive individuale periferice și de măsurare.

Este în AWPS ar trebui să existe fonduri pentru interfața de proiectare cu un computer. În ceea ce privește puterea de calcul, acesta poate fi distribuit între diferite noduri de calcul.

Transferul de date Mediu Prezentat prin canale de transmisie de date constând din linii de comunicații și echipamente de comutare.

În fiecare nod puteți aloca echipamente de date pe termen (ODO)efectuarea unei anumite lucrări de proiectare și echipamente de terminare a canalelor de date (ACD)concepute pentru a comunica ODO-ul cu transferul de date Mediu. De exemplu, ca o AOD poate fi luată în considerare calculator personalȘi ca ACD - introdus în comisionul de rețea al computerului.

Canalul de transfer de date - un instrument de schimb de date bilaterale, inclusiv linia de comunicare ACD și de comunicare. Linia de comunicare menționată ca parte a mediului fizic utilizat pentru a distribui semnale într-o direcție specifică; Exemple de linii de comunicare pot servi ca un cablu coaxial, pereche răsucite de fire, linia de comunicații cu fibră optică (Vol).

Aproape de conceptul canalului ( Canal de comunicare), în cadrul cărora se înțelege mijloacele transferului de date unilateral. Un exemplu de canal de comunicare poate fi o bandă de frecvență alocată unui transmițător în timpul comunicațiilor radio.

Smochin. 5.1.

Într-o linie, puteți forma mai multe canale de comunicare, fiecare dintre acestea fiind transmise informațiilor dvs. În același timp, ei spun că linia este împărțită între mai multe canale.

5.2. Tipuri de rețele

Există două metode de separare a liniei de date: multiplexarea temporară (in caz contrar - separarea în timp, sau Metoda diviziei TDM - Time), în care fiecare canal este alocat timp cuantum și separarea frecvenței (metoda diviziunii FDM - frecvență)În care canalul este alocat o bandă de frecvență.

În Sappa Small. organizații de proiectareNu mai mult de o singură dată computere, care sunt plasate la distanțe scăzute una de cealaltă (de exemplu, într-una sau mai multe camere adiacente), combinând rețeaua de calculatoare este locală. Rețeaua locală de calcul (LAN), sau LAN (rețea locală)Are o linie de comunicare la care sunt conectate toate nodurile de rețea. În același timp, topologia conexiunilor de noduri (figura 5.2) poate fi anvelopă (autobuz), inel (inel), stea (stea). Lungimea liniei și numărul de noduri conectate în LAN sunt limitate.

Smochin. 5.2.

În ceea ce privește amplasamentul organizațiilor de proiectare, sunt incluse zeci de sute și mai multe computere referitoare la diferite unități de design și de management și plasate în incintele uneia sau mai multor clădiri. O astfel de rețea este numită corporate. În structura sa puteți evidenția un număr de LAN, numiți substantes., și instrumentele de comunicații LAN. Aceste instrumente includ servere de comutare (blocuri de interacțiune subrețea). Dacă serverele de comutare sunt combinate de Divizia de date de transmisie a datelor separate de LAN, apoi formează o nouă subnet numită referinţă (sau transportul), iar întreaga rețea se dovedește a fi parte a structurii ierarhice.

Dacă clădirile organizației de proiect sunt eliminate una de cealaltă pentru distanțe considerabile (până la locația lor în diferite orașe), rețeaua corporativă pe scara sa devine rețeaua teritorială (rețeaua de suprafață WAN). ÎN rețeaua teritorială distinge măsini Canale de date (rețeaua principală) având o măsură semnificativă și canale de transmisie de datelegarea unui LAN (sau un set de dansuri dintr-o clădire separată sau campus) cu o rețea de coloană vertebrală și numită linia de abonat. sau compusul "Ultima milă".

De obicei, crearea unei rețele de backbone evidențiate, adică rețeaua care servește singura organizație este prea scumpă pentru această organizație. Prin urmare, mai des recurge la servicii furnizor., adică firme care oferă servicii de telecomunicații multor utilizatori. În acest caz, în cadrul rețelei corporative, se efectuează comunicarea la distanțe considerabile rețeaua principală de general. Ca o astfel de rețea, puteți utiliza, de exemplu, un oraș sau o rețea de telefonie pe distanțe lungi sau teritoriale rețele de date de rețea de date. Cea mai obișnuită formă de acces la aceste rețele este accesând în prezent rețeaua globală de calcul Internet.

Pentru multe rețele corporative, posibilitatea de a intra pe Internet este de dorit nu numai pentru a asigura relația angajaților la distanță ai organizației proprii, ci și pentru a obține alte servicii de informare. Dezvoltarea întreprinderilor virtuale care lucrează pe baza tehnologiilor CALS, cu necesitatea implică schimburi de informații prin rețele teritoriale, de regulă, prin intermediul internetului. Cu toate acestea, este necesar să se menționeze că utilizarea rețelelor generale de utilizare complică în mod semnificativ sarcina de a asigura securitatea informațiilor.

Structura CAD pentru o organizație mare este prezentată în fig. 5.3. Iată o structură tipică a rețelelor CAD corporative mari, numită arhitectură client server.. În rețele " client server. Se disting unul sau mai multe noduri. servereAcest lucru se desfășoară pe managerii de rețea sau funcțiile comune ale proiectului pentru mulți utilizatori, iar restul nodurilor (locurile de muncă) sunt terminale - ele sunt numite clienți, utilizatorii lucrează în ele. În general serverul apelați un set de instrumente software axate pe efectuarea anumitor funcții. Dar dacă aceste instrumente sunt concentrate pe un anumit nod al rețelei de calcul, atunci conceptul de "server" se referă la nodul de rețea.

Network "Client peer-to-peer Networks A găsit o distribuție predominantă în CAD la scară mică.

În conformitate cu metodele de întrerupere, există rețele cu comutarea canalelor și pachete de comutare. În primul caz, la schimbarea datelor între nodurile A și rețeaua, se creează o conexiune fizică între A și B, care, în timpul unei sesiuni de comunicare, este utilizată numai de către acești abonați. Un exemplu de rețea comutat la rețea poate servi rețea telefonică . Aici se produce transmiterea informațiilor rapide, dar canalele de comunicare sunt utilizate ineficiente, sunt posibile pauze pe termen lung și canalul "inactiv". La comutarea pachetelor de conexiune fizică, care ar conecta abonatii la fiecare data DAR și ÎN, nu creat. Mesajele sunt împărțite în porții, numite pachetecare sunt transmise într-o rețea ramificată de la și în sau înapoi prin noduri intermediare cu posibila tamponare (memorare temporară) în ele. Astfel, orice linie poate fi împărțită la mai multe mesaje, eliminând alternativ pachetele de mesaje diferite cu umplerea maximă a acestor pauze.