Teknik araçlar için gereksinimler CAD. CAD donanım yapısı

Teknik destek (TO) CAD, yüksek performansa dayalı bir bilgisayar kompleksi (VC) içerir bilgi işlem teknolojisi büyük miktarda rasgele erişim ve harici bellek, etkileşimli bir çalışma modu sağlamak, metin ve çizim belgeleri yayınlamak ve tam teşekküllü veritabanları oluşturmak için çok çeşitli çevresel cihazlar.

Üst seviyede orta ve yüksek verimliliğe sahip bilgisayarlar ve alt seviyede bir terminal istasyonları ağı ile iki seviyeli bir hiyerarşik yapıya dayalı karmaşık CAD sistemlerinin oluşturulması tavsiye edilir.

Üst seviye için tipik bir VC seçimi, bileşen sayısı için devlet standartlarına göre belirlenen tasarım nesnesinin karmaşıklığına bağlı olarak yapılır.

CAD'nin üst seviyesi için, işletim sistemlerinin (OS) ortak sürümleriyle çeşitli VK değişikliklerinin yayınlanması sağlanır. Tipik VC'ler, grafik bilgilerini, özel grafik işlemcilerini ve grafik çevre birimlerini işlemek için bir işletim sistemi içermelidir.

CAD donanımı, gelişiminin onlarca yılı boyunca, büyük ölçüde bilgisayar nesillerinin değişimi ve çevresel aygıtların iyileştirilmesi ile ilişkili olarak birkaç aşamadan geçmiştir. CAD RES'in ilk nesillerinin temel bilgisayarları - otomatik iş yeri(AWP) - orta sınıfın genel amaçlı bilgisayarlarına ve grafik bilgilerinin girişi / çıkışı için genişletilmiş bir çevresel aygıt setine sahip mini bilgisayarlara dayalı (AWP, IBM-360 ve PDP-11 yurtdışındaki bilgisayarlara dayalı AWP, BESM tabanlı AWP- 6, MIR, ES bilgisayarlar , SM EVM, ülkemizde "Elektronik").

Bu nesillerin teknik araçlarının geliştirilmesinin karakteristik bir özelliği, iş istasyonunu CAD yardımıyla elektronik ekipmanın tasarımcısına mümkün olduğunca yakın hale getirme arzusuydu. Nispeten düşük maliyet, boyut gereksinimi ile CAD sorunlarının karmaşıklığı nedeniyle temel bilgisayarların yüksek teknik parametrelerini koruma ihtiyacı arasında ortaya çıkan çelişki, yerel bilgisayar ağları tarafından birleştirilen güçlü merkezi olmayan bilgisayar sistemlerinin oluşturulmasına yol açtı. (LAN).

Şimdiye kadar, donanım ve donanım için sürekli büyüyen bir satış pazarı yazılım araçları Temel bilgisayarlar için kendi gereksinimlerini geliştiren CAD alanında, çevre birimleri ve LAN. LAN'lar ile birbirine ve diğer bilgisayarlara bağlı olan iş istasyonları (RS) uzun süredir doğrudan RES tasarımcılarının masalarında bulunan referans temel bilgisayarlar olarak kullanılmaktadır.

PC gereksinimleri CAD pazarı tarafından oluşturulduğu ve PC gereksinimleri büyük ölçüde ofis ekipmanları, ev aletleri, iletişim ve iletişim pazarı tarafından şekillendirildiğinden, PC'lerin kişisel bilgisayarlardan (PC'ler) önemli farklılıkları vardır. PC'ler PC'lerden bağımsız olarak geliştirildi, ancak PC bileşenlerinin maliyetindeki azalma ve PC teknik özellikleri için artan gereksinimler, en güçlü PC modellerinin CAD pazarına ucuz PC'lerle rekabet ederek girmesine neden oldu.

CAD REM alanındaki temel bilgi işlem sistemleri olarak uygulamaları açısından PC'nin mimarisinin ve teknik özelliklerinin özellikleri, bir PC ile karşılaştırıldığında en açık şekilde kendini gösterir.

1. Çoğu bilgisayarın bilgi işlem çekirdeği RISC işlemcisidir, yani. azaltılmış talimat setine ve artırılmış hıza sahip işlemci - talimatlarının çoğu, böyle bir mikroişlemcinin (MP) çalışmasını senkronize eden saat frekansı üretecinin bir periyodunda yürütülür. Çoğu PC, bir hesaplama çekirdeği olarak, her talimatın frekans üretecinin birkaç saat döngüsünde yürütüldüğü karmaşık bir talimat setine (CISC işlemci) sahip bir MP'ye sahiptir. Aynı zamanda, nispeten daha düşük PC performansı, daha basit yazılım ve önceki PC modelleriyle uyumluluk ile telafi edilir.

2. Tüm modern PC'lerde büyük miktarda rasgele erişim belleği (RAM) bulunur ve uygun donanım desteğiyle karmaşık çoklu görev işletim sistemlerini çalıştırır. Çoğu PC'de biraz daha az miktarda RAM bulunur ve işletim sisteminin çoklu görevi için donanım desteğine sahip olmalarına rağmen, MS-DOS gibi daha basit tek görevli işletim sistemleri altında çalışır. PC'nin bu özelliği, görevlerin karmaşıklığından ve CAD paketlerinin hiyerarşisinden kaynaklanmaktadır.

3. PC'de en az 1000x1000 çözünürlüğe ve 1,5 milyona kadar renk paletine sahip yüksek hızlı ve yüksek kaliteli grafik desteği ile güçlü grafik işlemcilerinin varlığı. Çoğu bilgisayar daha düşük kaliteli VGA, SVGA grafikleri kullanır. PC'nin bu özelliği, çoğu CAD görevinin yüksek kaliteli grafiksel bilgi girişi / çıkışı gerektirmesinden kaynaklanmaktadır.

4. Temel PC seti, standart bir LAN - bir ağ adaptörü ile yüksek hızlı iletişim ekipmanı ile donatılmalıdır. Bir bilgisayarın temel seti genellikle bir ağ bağdaştırıcısı içermez. PC'nin bu özelliği, PC'nin etkin bir şekilde çalışamamasından kaynaklanmaktadır. çevrimdışı LAN üzerinden diğer PC'ler ve bilgisayar türleri ile etkileşime girmeden. PC bağımsız bir cihaz olarak tasarlanmıştır, bu nedenle PC yerel bir ağa bağlı olsa bile, PC'nin bilgileriyle yapılan işlemlerin çoğu bağımsız olarak gerçekleştirilir. Kendisine bağlı çevresel aygıtlara sahip tipik bir PC'nin blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.4.

Pirinç. 5.4. iş istasyonu mimarisi

Temel set PC bileşenleri şunlardır:

o donanım uygulamalı kayan noktalı aritmetik yardımcı işlemcili (SAPT), rastgele erişimli ve salt okunur bellekli (RAM ve ROM) bir RISC işlemcisi ve kural olarak, monitöre bağlı bir grafik adaptörü içeren anakart;

o klavye, fare tipi manipülatör, bazen otomatik tarayıcı, çizici veya çizici ile bir giriş / çıkış alt sistemi oluşturan çevresel aygıtlara sahip arayüz kartları lazer baskı;

o harici depolama aygıtları (ODS) ile arabirim için kartlar, ağ bağdaştırıcı kartı

5. Anakartın temeli, PC kontrolünün yanı sıra aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştiren temel MP'dir. Modern bir RISC-MP'nin tek bir kalıbında, bir tamsayı işlemci, genellikle bir kayan noktalı aritmetik yardımcı işlemci ve bazen bir grafik görüntü işlemcisi (tek bir kalıpta yüz binlerce ila milyonlarca transistör) vardır. PC tabanlı CAD tabanlı bilgisayarların bazı düşük maliyetli sürümleri, karmaşık komut setli bir MCU kullanır.

PC ve PC, CAD kullanarak radyo elektronik cihaz tasarımcılarının doğrudan erişebildiği, CAD teknik araçlarının alt düzeyidir. CAD'deki bazı görevler, diğer sınıflardaki bilgisayarları kullanarak ve bunları bir PC ve LAN tabanlı bir PC ile entegre ederek elde edilen daha yüksek performans gerektirir.

Test soruları ve alıştırmalar

1. CAD teknik desteği için gereksinimler nelerdir?

2. "Ana bilgisayar" nedir?

3. Veri iletim ortamı nasıl temsil edilir?

4. Veri iletim kanalı nedir?

5. Veri hattını bölme yöntemleri nelerdir.

6. Yerel alan ağlarının topolojisine ilişkin seçenekleri adlandırın.

7. Sunucuya ne denir?

8. Sunucu türlerini adlandırın.

9. Devre anahtarlamalı ve paket anahtarlamalı ağlarda bilgi aktarımı nasıl yapılır?

10. İlişki Referans Modeli Nedir? açık sistemler(EMVOS)?

11. Bize EMVOS seviyeleri hakkında bilgi verin.

12. Yerel alan ağı (LAN) neye denir?

13. İş istasyonu (PC) nedir?

14. PC ile kişisel bilgisayar arasındaki fark nedir?

15. PC'nin mimarisine neler dahildir?

6. Ders: CAD teknik araçları ve geliştirilmesi (devamı)

CAD'in yüksek performanslı teknik araçları sunulmaktadır. Bilgisayar mimarileri, veri işleme sırasına bağlı olarak değerlendirilir. Komut ve veri akışlarının (OKOD, OKMD, MKMD) çokluğuna / tekilliğine bağlı olarak bilgisayar sınıfları sunulmaktadır. Dersin temel amacı, CAD teknik desteği hakkında daha derin bir bilgi vermektir: komut ve veri akışlarının çokluğuna / tekilliğine bağlı olarak veri işleme ve bilgisayar sınıflarının sırasına bağlı olarak bilgisayar mimarisi

İyi çalışmalarınızı bilgi tabanına gönderin basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, genç bilim adamları size çok minnettar olacaktır.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

rasgele erişim belleği kişisel bilgisayar

Tanıtım

2.1 Kişisel bilgisayarlar

2.2 İş İstasyonları

2.3 Sunucular

2.4 Ana Bilgisayarlar

2.5 Küme

2.6 Süper bilgisayarlar

Çözüm

bibliyografya

Tanıtım

Bir bilgi işlem merkezinde yoğunlaşan ve yalnızca bilgisayar ortamında çalışan geleneksel bilgisayar kullanma biçimi. toplu modu, modern CAD sistemleri için uygun değildir. Bir bilgisayar, ancak mühendis makineye hızlı bir şekilde erişebildiği ve çözümün sonuçlarını aynı hızla alabildiği zaman, etkili ve düzenli olarak kullanılan bir tasarım aracı haline gelecektir. Bu nedenle, TS kompleksinde bir grup harici bilgi giriş-çıkış cihazı geliştirilmelidir. Bu durumda, mühendisin bilgisayarla etkin etkileşimi, yalnızca giriş ve çıkış bilgilerinin biçimi bir kişi için uygunsa ve kodlama için hantal ve hataya açık işlemleri manuel olarak gerçekleştirme ihtiyacına yol açmazsa sağlanacaktır. mesajların şifresini çözme. Çözülecek görevlerin doğasına bağlı olarak, uygun bilgi sunum biçimleri tablolar, çizimler, grafikler, metin mesajları vb. olabilir.

Bu nedenle, bölümün başında belirtilen gereksinimlerden ilki, teknik araçlar CAD, hem standart bir harici bilgisayar cihazı setinin hem de TS kompleksine dahil edilmesini belirler. ek cihazlar grafiksel form da dahil olmak üzere bilgilerin operasyonel girdi-çıktısı. Bu harici cihaz seti, tasarım departmanının tesislerine kurulur ve tasarımcının otomatik iş istasyonu (AWS) olarak adlandırılır.

AWS'nin bileşimi, tasarım bölümünde çözülmekte olan görevlerin doğasına bağlıdır. AWS, delikli teyp üzerine bilgi girişi ve çıkışı için aygıtlar içerir; delikli kartlardan veya delikli bantlardan bağımsız bilgi girişi için cihazlar; operatör ve bilgisayar arasında kısa mesajlarla bilgi alışverişi için bir klavye cihazı; manyetik diskler (LMD) ve manyetik bant (LMT) üzerindeki depolama aygıtları; video monitörü veya grafik ekran; çizici (çizici); grafik bilgi kodlayıcı (koordinat okuyucu) veya tarayıcı; yazıcı, modem veya faks modem. Bir CAD sisteminde birçok iş istasyonunun varlığı, birkaç kullanıcının iş istasyonu ekipmanı üzerinde eşzamanlı çalışma olasılığı ve iş istasyonunun tasarım departmanlarının bölgelerine yerleştirilmesi, en az tahsis edilen TS kompleksinin hiyerarşik bir yapısına duyulan ihtiyacı belirler. İçinde iki bilgisayar seviyesi. En üst düzeyde, yüksek performanslı bir veya birkaç bilgisayar vardır. Bu bilgisayarlar, büyük bilgisayar zamanı ve bellek harcamaları gerektiren karmaşık tasarım problemlerini çözmek için tasarlanmış bir merkezi bilgi işlem kompleksi (CVC) oluşturur. En alt düzeyde, AWP'ye dahil olan mini bilgisayarlar (terminal bilgisayarlar) bulunur. İş istasyonundaki mini bilgisayar, bir dizi harici cihazın çalışmasını, iş istasyonu ile CVC arasındaki bilgi alışverişini kontrol eder; bilgisayar zamanı ve bellek maliyeti açısından nispeten basit olan tasarım problemlerini çözer.

1. CAD teknik araçları için temel gereksinimler

CAD teknik desteği için aşağıdaki gereksinimler uygulanır:

tasarım mühendisleri tarafından kullanım kolaylığı, mühendislerin bilgisayarlarla operasyonel etkileşimi olasılığı;

tasarımın tüm aşamalarında sorunları kabul edilebilir bir sürede çözmek için yeterli performans ve bilgisayar RAM miktarı;

tüm geliştirici ekibinin etkin çalışması için gerekli sayıda kullanıcının teknik araçlarıyla aynı anda çalışma yeteneği;

teknoloji geliştikçe ve geliştikçe sistemi genişletmek ve modernize etmek için teknik araçlar kompleksinin açıklığı;

yüksek güvenilirlik, makul maliyet vb.

Listelenen gereksinimlerin karşılanması, yalnızca çeşitli modlarda çalışmaya izin veren özel bir uçak şeklinde teknik destek düzenleme koşulları altında mümkündür. Bu tür teknik desteğe, bir CAD teknik araç kompleksi (TS kompleksi) denir.

2. Bilgisayar ve sistem türleri

Bilgisayarlar (bilgisayarlar) ve bilgi işlem sistemleri (CS) genellikle bir dizi özelliğe göre sınıflandırılır. Bilgisayar ekipmanının performansına ve maliyetine bağlı olarak, çeşitli bilgisayar ve uçak türleri ayırt edilir ve farklı nesil bilgisayar ekipmanlarının kendi tür ölçekleri vardır. Böylece, geçen yüzyılın 80'li yıllarının ortalarına kadar bilgisayarlar mikro bilgisayarlar, mini bilgisayarlar, ana bilgisayarlar (yüksek performanslı bilgisayarlar) ve süper bilgisayarlar olarak ayrıldı. Şu anda bilgisayarlar ve uçaklar, kişisel bilgisayarlar, iş istasyonları, sunucular, ana bilgisayarlar, kümeler ve süper bilgisayarlar olarak alt bölümlere ayrılmıştır.

CAD'de en yaygın olanları kişisel bilgisayarlar (PC'ler), iş istasyonları ve sunuculardır.

2.1 Kişisel bilgisayarlar

İlk kişisel bilgisayarlar, geçen yüzyılın 80'li yıllarının başında, bilgisayar teknolojisinin temelinin geliştirilmesi sayesinde, mini bilgisayarların bireysel kullanım için nispeten ucuz masaüstü sistemlerine dönüşmesinin bir sonucu olarak ortaya çıktı. LSI) ve çok büyük (VLSI) entegre devreler.

Yapısal olarak, bir kişisel bilgisayar (PC), anakartın bulunduğu bir kasadan oluşur; video bağdaştırıcısı (video kartı); disket sürücüler - CD ROM'lar, sabit sürücüler (sabit sürücüler) ve disket sürücüler (disket sürücüler); güç ünitesi; konuşmacı. PC, genişletme baskılı devre kartlarının (kartların) olası yerleşimi için yedek yuvalara (genişletme yuvaları) sahiptir - ağ denetleyicisi, modem, diğer ek cihazlar. PC ayrıca harici (PC kasasına göre) cihazlar içerir. Tipik olarak, bunlar bir klavye, fare, monitör içerir. İncirde. 1, bir PC'nin tipik bir blok şemasını göstermektedir.

Şekil 1. Bir kişisel bilgisayarın basitleştirilmiş tipik blok şeması

Anakart aynı zamanda anakart olarak da adlandırılır. Anakartlar çok sayıda şirket tarafından üretilmektedir. Açık anakart işlemci ve RAM modüllerini takmak için yuvalar vardır. İşlemci ve diğer cihazlar arasındaki arayüz, veri yolları ve bir yonga seti (Yonga seti) kullanılarak gerçekleştirilir - ana karta monte edilmiş bir dizi özel mikro devre, sözde kuzey ve güney köprüleri... Sistem veri yolu (FSB - Frontsidebus), CPU'yu kuzey köprüsüne (sistem denetleyicisi) bağlamak için kullanılır. Sistem veri yolu, işlemci ile L2 önbelleği arasında ve kuzey köprüsü üzerinden veri alışverişi yapar. Veri deposu... PCI Express veri yolu, modern anakartlarda bir grafik denetleyicisini bağlamak için bir veri yolu olarak kullanılır.

Güney köprüsü (çevresel denetleyici), çevresel aygıtları bağlamak için çevresel denetleyiciler (sabit disk, Ethernet, ses), PCI, PCI-Express ve USB veri yolu denetleyicilerinin yanı sıra yüksek bant genişliği gerektirmeyen aygıtların bağlı olduğu veri yolu denetleyicilerini içerir. Harici sürücülerle (sabit sürücü, manyetik diskler, CD-ROM'lar) arabirim, sürücü denetleyicileri aracılığıyla gerçekleştirilir. Genellikle denetleyiciler mikro devrelerden birine yerleştirilmiştir ve ana kartta bulunur ve sürücülerin kendisi üzerindeki konektörler kullanılarak karta bağlanır. Şu anda, IDE (IntegratedDriveElectronics) veya EIDE (Gelişmiş IDE) türündeki kontrolörler kullanılmaktadır ve bir kontrolöre dört adede kadar cihazın bağlanmasına izin vermektedir. Veri aktarım hızını artırmak gerekirse (örneğin, bir PC'yi dosya sunucusu olarak kullanırken), SCSI arayüzü(Küçük Bilgisayar Sistem Arayüzü). Bir denetleyiciye sekiz adede kadar cihazın bağlanmasına izin verir, veri aktarım hızı 80 MB / s'ye ulaşır. Bir SCSI - PCI veri yolu bağlantısı, özel bir SCSI bağdaştırıcısı gerektirir.

Bir video kartı, belirli grafik işlemlerini gerçekleştirirken ve bir video kameradan giriş gibi verilerin kodunu çözerken CPU'yu boşaltmak için kullanılan video belleği ve bir video işlemcisi içerir. Anakart ayrıca BIOS bloğunu (BasicInput / OutputSystem) barındırır. Bu blok, PC yapılandırma parametrelerini, donanım sürücülerini ve bilgisayar açıldığında cihazlarının çalışabilirliğini kontrol eden POST programını saklama işlevlerini yerine getirir.

2.2 İş İstasyonları

İş istasyonları, başta bilgisayar destekli tasarım sistemlerinde (CAD) olmak üzere belirli uygulamalardaki sorunları çözmeye odaklanan bilgi işlem sistemleridir. CAD'deki bilgisayarlar, kişisel bilgisayarlara kıyasla iş istasyonlarından grafik bilgilerinin daha iyi işlenmesi ve görselleştirilmesinin yanı sıra artan hız ve bellek kapasitesine yol açan karmaşık tasarım problemlerini çözmeye odaklanır. Bu nedenle, iş istasyonları genellikle PC'lerden daha karmaşık ve daha pahalıdır.

İş istasyonu yapısı:

Anakart, işlemcinin, bellek yongalarının, denetleyicilerin ve veri yollarının bulunduğu yerdir.

Merkezi işlemci - tüm işlemlerin genel performansı buna bağlıdır. Bu cihazın gücü, dokunsal frekansı ile belirlenir, ne kadar yüksek olursa, cihaz o kadar hızlı olur. İşlemci, iş istasyonları arasında gerçekleşen tüm işlemlerde ana unsurdur. bilgisayar ağı... Birkaç cihazı bağlarken, aynı güce sahip işlemcilere sahip olmaları istenir, aksi takdirde daha güçlü bilgisayarlarda, zayıf PC'ler nedeniyle çalışma hızı düşer.

Bellek - normal çalışma için yerel ağ sunucular ve iş istasyonları büyük miktarda belleğe sahip olmalıdır. Verileri depolamak, değiş tokuş etmek ve ağ için gereken yazılımı barındırmak için iş istasyonlarında tipik olarak birden çok bellek kaynağı bulunur. Tam RAM'e sahip birçok modern bilgisayar sanal takasa yönelir. Ofis iş istasyonlarında uzun süre sanal bellek kullanılması tavsiye edilmez, ağ bakımı kullanarak RAM miktarını arttırın.

Ağ bağdaştırıcısı - bilgisayarları ağ bağdaştırıcısı olmadan yerel bir ağa bağlamak imkansızdır, bir bilgisayarı normal bir cihazdan bir iş istasyonuna dönüştürmenize izin veren bu bağdaştırıcıdır. Ağ hizmeti, bir ağ bağdaştırıcısı kullanarak bir devrede yüzden fazla PC'yi bağlamanıza olanak tanır. Bilgisayarları açan bir mini işlemcidir. çalışma Grubu ortak bir veritabanına erişim.

Kişisel bilgisayarlar ve iş istasyonu arasındaki farklar:

Fiyat - Çoğu iş bilgisayarının maliyeti bir iş istasyonundan daha düşüktür.

Performans - Bilgisayar, e-posta, web'de gezinme ve sözcük işleme gibi çoğu görevi yerine getirecek kadar güçlüdür. İş istasyonunun çok fazla gücü olsa da - CAD sistemleri, animasyon oluşturma programları, veri analizi ve fotogerçekçi görselleştirmeler, video ve ses oluşturma ve işleme ile çalışabilir.

Güvenilirlik - bir iş istasyonunun bileşenlerinin çalışması için gereksinimler, bir PC'ninkinden çok daha yüksektir. Her parça (anakart, işlemci, RAM, sürücüler, ekran kartları vb.) gün boyu dayanacağı anlayışı ile yapılmıştır. Çoğu durumda, tüm insanlar eve gittiğinde bile iş istasyonları açık kalır ve projeler üzerinde çalışır. Büyük veritabanlarını işlemek, animasyonlar oluşturmak vb. için onları bir gecede çalışır durumda bırakırlar.

2.3 Sunucular

Bilgisayar ağlarında, tüm ağ düğümlerinin bakımı ile ilgili işlevlerin yürütülmesi sunuculara atanır. Sunucu, program kodlarını yürütme, bilgi depolama, kullanıcılara ve veritabanlarına hizmet verme gibi belirli görevleri çözmek için tasarlanmış bir bilgisayardır. Sunucu, gerçekleştirilen görevlerin güvenliğinin yanı sıra maksimum güvenlik ve emniyet sağlar. Bir sunucu, İnternet kullanıcılarının (hosting) dosyalarını ve web sitelerini depolamak, isteklere yanıt vermek ve istenen bilgileri yayınlamak, web sitelerinde komut dosyalarını işlemek ve yürütmek, bir veritabanı ve çok sayıda kullanıcı ile çalışmak için kullanılır. Sunucunun çalışması üzerindeki kontrol, sistem yöneticisine aittir.

Sunucunun İnternet ile çalışacak şekilde tasarlanmış olması gerekmez. Çoğu zaman, şirketlerde yerel bir alan ağı sağlamak ve müşteriler, çalışanlar, mallar ve ayrıca İnternet erişimi için veritabanları depolamak için kullanılır. Sunucuyu kullanan sistem yöneticisi, yerel ağdaki tüm bilgisayarlar hakkında bilgi alabilir, erişimi reddedebilir veya izin verebilir. Çoğu durumda, sunucu normal bir kişisel bilgisayar değildir. Tipik olarak, bu bir mini kule iş istasyonudur, ancak uzmanlığa bağlı olarak farklı konfigürasyonlar vardır. Sunucular, bir veya daha fazla yüksek performanslı işlemci, büyük miktarda RAM, RAID sabit sürücü dizileri, elektrik kesintisi durumunda bağımsız olarak çalışabilen güç kaynakları içerir. Sunucu kasası, toza ve güçlü bir soğutma sistemine karşı artırılmış korumanın yanı sıra yanlışlıkla kapanmaya karşı koruma sağlar.

İşlevsel amaca göre dosya sunucuları, veritabanları, anahtarlama, uygulama, posta vb. ayırt edilir. Sunucuların genellikle istemci düğümlerindeki bilgisayarlardan daha hızlı, daha güvenilir ve çoğu durumda daha fazla bellek yoğun olması gerekir.

2.4 Ana Bilgisayarlar

Ana çerçevelere ana çerçeveler denir. Yüksek performans ve geniş bellek kapasitesi, karmaşık sorunlara çözüm sağlar, bu tür bilgisayarların merkezi bir uçak merkezi olarak kullanılmasına izin vererek birçok basit terminalin çalışmasını kontrol eder. Mimari düzlemde, ana bilgisayarlar, yüksek hızlı veri iletim hatlarıyla birbirine bağlı, paylaşılan belleğe sahip bir veya daha fazla merkezi ve çevresel işlemci içeren çok işlemcili sistemlerdir. Bu durumda, ana hesaplama yükü merkezi işlem birimleri ve çevre birimi işlemcileri, çok çeşitli çevresel aygıtları destekler. IBM, büyük kuruluşlardaki geçişi etkin bir şekilde desteklemektedir. bilgi sistemiçok sayıda dağıtılmış sunucu yerine ana bilgisayarları veri merkezleri olarak kullanmak.

2.5 Küme

Küme olarak işlev gören dağıtılmış bir bilgisayar sistemidir. tek sistem Paylaşılan kaynaklarla. Kümelerin ortaya çıkmasına neden olan temel amaç, kaynakların bir kısmının arızalanması durumunda yükü yeniden dağıtarak uçağın performansını korumaktır. Ayrıca kümeleme, uçağın performansını artırmanın yollarından biridir. paylaşmak birçok bilgisayar. Kümeler, kolayca ölçeklenebilir oldukları için artan bilgi işlem gücü sağlar.

Aşağıdaki ana küme türleri genellikle ayırt edilir:

yük devretme kümeleri (Yüksek kullanılabilirlik kümeleri, HA, yüksek kullanılabilirlik kümeleri),

Yük dengeleme kümeleri

bilgi işlem kümeleri (Yüksek performanslı bilgi işlem kümeleri, HPC),

dağıtılmış bilgi işlem sistemleri.

2.6 Süper bilgisayarlar

ile karakterize edilen bilgisayarlar en yüksek değerler diğer bilgisayar ve uçak türleri arasında performans ve fiyatlar süper bilgisayarlar olarak sınıflandırılır. Süper bilgisayarların maksimum performansa sahip bilgisayarlar olduğuna inanılıyor. Bununla birlikte, bilgisayar endüstrisinin hızlı gelişimi bu kavramı çok, çok göreceli hale getiriyor: On yıl önce süper bilgisayar olarak adlandırılabilecek şey, bugün artık bu tanımın kapsamına girmiyor. 70'lerin başındaki ilk süper bilgisayarların performansı, geleneksel Pentium işlemcilere dayalı modern PC'lerin performansıyla karşılaştırılabilirdi. Günümüz standartlarına göre ne biri ne de diğeri kesinlikle bir süper bilgisayar değildir. Herhangi bir bilgisayarda, tüm ana parametreler birbirine bağlıdır. Yüksek performanslı ve yetersiz RAM'e veya büyük RAM'e ve küçük disk alanına sahip evrensel bir bilgisayar hayal etmek zor. Dolayısıyla basit sonuç: bir süper bilgisayar, yalnızca maksimum performansa sahip değil, aynı zamanda bu canavarın etkili bir şekilde kullanılabileceği özel yazılımla birlikte maksimum miktarda RAM ve disk belleği olan bir bilgisayardır. Kural olarak, modern süper bilgisayarlar, elde etmek için yerel bir yüksek hızlı omurga ile birbirine bağlı çok sayıda yüksek performanslı sunucu bilgisayardır. maksimum performans bir hesaplama problemi için paralelleştirme yaklaşımı çerçevesinde.

Cray-1, 1976'da "süper bilgisayarların babası" Seymour Cray tarafından CDC'den ayrıldıktan sonra kurulan Cray Research tarafından oluşturulan ilk süper bilgisayardır. Cray-1'in en yüksek performansı 133 Mflop idi. Karşılaştırma için, TOP500 süper bilgisayar derecelendirmesinde mevcut 1 numara olan Tianhe-2, 33,86 Pflops bilgi işlem gücüne sahiptir. Bilgisayar Ulusal Hava Durumu Servisi tarafından satın alındı ​​(Yani ABD sakinleri 1977'den 1989'a kadar olan hava tahminlerini bu makineye borçluydu).

Yılda iki kez Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Tennessee Üniversitesi'nden uzmanlar, dünyanın en üretken süper bilgisayarlarının bir listesini sunan İlk 500'ü yayınlıyor.

10. Cray CS-Storm

Yer: ABD.

Performans: 3.57petaflop

Teorik maksimum performans: 6.13 petaflop.

Güç: 1.4 MW.

9. Vulkan - Mavi Gen / Q.

Yer: ABD.

Performans: 4,29 petaflop

Teorik maksimum performans: 5.03 petaflop.

Güç: 1.9MW.

8. Juqueen - Mavi Gen / Q.

Yer: Almanya

Performans: 5 petaflop.

Teorik maksimum performans: 5,87 petaflop.

Güç: 2.3 MW.

7. Stampede - PowerEdge C8220.

Yer: ABD.

Performans: 5,16 petaflop.

Teorik maksimum performans: 8,52 petaflop.

Güç: 4,5 MW.

6. Piz Daint - Cray XC30.

Yer: İsviçre.

Performans: 6.27 petaflop.

Teorik maksimum performans: 7,78 petaflop.

Güç: 2.3 MW.

5. Mira - Mavi Gen / Q.

Yer: ABD.

Performans: 8,56 petaflop.

Teorik maksimum performans: 10.06 petaflop.

Güç: 3.9 MW.

Yer: Japonya.

Performans: 10.51 petaflop.

Teorik maksimum performans: 11.28 petaflop.

Güç: 12.6 MW.

3. Sekoya - Mavi Gen / Q.

Yer: ABD.

Performans: 17.17 petaflop.

Teorik maksimum performans: 20.13 petaflop.

Güç: 7.8MW.

2. Titan - Cray XK7.

Yer: ABD.

Performans: 17.59 petaflop.

Teorik maksimum performans: 27.11 petaflop.

Güç: 8,2 MW.

1. Tianhe-2 / Samanyolu-2.

Yer: Çin.

Performans: 33.86 petaflop

Teorik maksimum performans: 54,9 petaflop.

Güç: 17,6 MW.

3. Bilgisayar sistemlerinin mimarisi

VS ve bilgisayarlar arasındaki temel fark, yapılarında birkaç bilgisayarın (bilgisayarlar veya işlemciler) bulunmasıdır. Bu nedenle, paralel hesaplamalar yapabilirler. VS paralel sistemler olarak ortaya çıktığı için, mimarilerin sınıflandırılmasını bu açıdan ele alacağız. Böyle bir mimari sınıflandırması, 60'ların başında M. Flynn tarafından önerildi. İki olası paralellik türüne dayanır: sistemde var olan iş (komut) akışlarının bağımsızlığı ve her bir iş parçacığında işlenen verilerin bağımsızlığı (bağlantısının kesilmesi). Bu sınıflandırmaya göre dört ana uçak mimarisi vardır:

tek talimat akışı - tek veri akışı (OKOD), İngilizce kısaltması SingleInstructionSingleData, SISD - tek talimat akışı - tek veri akışı;

tek talimat akışı - çoklu veri akışı (SMD) veya SingleInstructionMultipleData, SIMD - tek talimat akışı - tek veri akışı;

çoklu talimat akışı - tek veri akışı (MCDS) veya MultipleInstructionSingleData, MISD - çoklu talimat akışı - çoklu veri akışı;

çoklu talimat akışı - çoklu veri akışı (MCMD) veya MultipleInstructionMultipleData, MIMD - çoklu talimat akışı - çoklu veri akışı.

OKOD mimarisi, sistemlerin tüm tek işlemcili ve tek makineli sürümlerini, yani tek bilgisayarlı sistemleri kapsar. Klasik yapıdaki tüm bilgisayarlar bu sınıfa girer. Burada, işlemlerin yürütülmesinin ayrı ALU birimleri tarafından ve ayrıca bilgi giriş-çıkış cihazlarının ve bir işlemcinin paralel çalışmasıyla birleştirerek hesaplamaların paralelliği sağlanır. Bu yapılarda hesaplama sürecinin organizasyonunun düzenlilikleri iyi incelenmiştir. OKMD'nin mimarisi, vektör veya matris işleme için yapıların oluşturulmasını varsayar. Bu tür sistemler genellikle homojen olarak inşa edilir: sisteme dahil edilen işleme elemanları aynıdır ve hepsi aynı talimat dizisi tarafından kontrol edilir. Ancak, her işlemci kendi veri akışını yönetir. Matrisleri veya vektörleri (diziler) işleme problemleri, lineer ve lineer olmayan, cebirsel ve diferansiyel denklem sistemlerini çözme problemleri, alan teorisi problemleri, vb. Bu şema için çok uygundur.Bu mimarinin yapılarında, sağlanması arzu edilir. uygulanan matematiksel bağımlılıklara karşılık gelen işlemciler arasındaki bağlantılar. Kural olarak, bu bağlantılar, her bir işleme elemanının komşularına bağlı olduğu bir matrise benzer. Vektör veya matris tipi hesaplama, herhangi bir süper bilgisayarın gerekli bir özelliğidir.

Çözüm

Kullanıcı görevlerini işlemek için güçlü araçlar olarak bilgi işlem sistemleri, yalnızca özerk olarak değil, aynı zamanda bilgisayar ağlarında sunucu olarak da yaygın olarak kullanılmaktadır. Ağların boyutundaki artış ve bunların gelişimi ile bilgi akışlarının yoğunluğu, ağ kaynaklarına erişim araçları ve işlem görevleri üzerindeki yük artar. Sunucular tarafından çözülen görevlerin yelpazesi sürekli genişlemekte, çeşitlenmekte ve karmaşık hale gelmektedir. Ağın sıralaması ne kadar yüksek olursa, o kadar uzmanlaşırlar. Ağ yöneticileri, kullanıcıların artan talepleri için ağın özelliklerini optimize ederek güçlerini ve sayılarını sürekli olarak artırmalıdır.

Uçaktaki bilgi işlem süreçlerinin kontrolü, genel yazılımın bir parçası olan işletim sistemleri tarafından gerçekleştirilir. İşletim sistemi, hem sistem kaynaklarının merkezi yönetimine yönelik programları hem de bilgi işlem modüllerinin özerk kullanımı için programları içerir. İkinci koşul gereklidir, çünkü bir uçak genellikle daha yüksek bir operasyonel güvenilirlik sağlar, örneğin, en az bir hizmet verilebilir modül içeriyorsa çalışır durumda kalma gereksinimi.

Artan performans talebi aynı zamanda paralel ve hatta özerk çalışma modüller, bireysel işleri veya toplu işleri işlerken. Uçağın yapısal organizasyonuna bağlı olarak, işletim sistemlerinin yapısının bazı özelliklerini belirlemek mümkündür. Çok araçlı uçakların işletim sistemleri daha basittir. Genellikle ayrı bilgisayarların özerk işletim sistemlerinin bir üst yapısı olarak oluşturulurlar, çünkü burada her bilgisayar kaynakların kullanımında daha fazla özerkliğe sahiptir (kendi operasyonel ve harici belleği, kendi ayrı harici aygıt bileşimi vb.). Yerel (bilgi işlem merkezi içinde) ve uzaktan (ağ işleme) entegrasyon yazılım yöntemlerini yaygın olarak kullanırlar.

Modern kişisel IBM PC uyumlu bilgisayarlar, en yaygın kullanılan bilgisayar türüdür, güçleri sürekli artmaktadır ve uygulama alanı genişlemektedir. Bu bilgisayarlar, onlarca ve yüzlerce kullanıcının kolayca bilgi alışverişinde bulunmasına ve aynı anda paylaşılan veritabanlarına erişmesine izin veren ağa bağlanabilir. Para kaynağı E-posta bilgisayar kullanıcılarının normal telefon ağını kullanarak diğer şehirlere ve ülkelere metin ve faks mesajları göndermesine ve büyük veri bankalarından bilgi almasına izin verir. Küresel elektronik iletişim sistemi International, son derece düşük bir fiyata dünyanın her köşesinden hızlı bilgi alma yeteneği sağlar, sesli ve faks iletişim yetenekleri sağlar ve içinde oluşturmayı kolaylaştırır. kurumsal ağlar farklı şehir ve ülkelerde şubeleri olan firmalar için bilgi aktarımı.

Ancak, IBM PC uyumlu kişisel bilgisayarların bilgi işleme yetenekleri hala sınırlıdır ve kullanımları her durumda haklı değildir.

bibliyografya

1. V.N. Datsyuk, A.A. Bukatov, A.I. Zhegulo. araç seti"Çok işlemcili sistemler ve paralel programlama" kursunda / Güney Federal Üniversitesi. Yüksek Performanslı Bilgi İşlem Merkezi.

2. Bilgisayar ve sistem türleri / Bigor.

3. Sistem ve kontrol tasarımının otomasyonu / Moskova Devlet Baskı Sanatları Üniversitesi.

4. Otomatik sistemlerin teknik desteği / Bigor.

Allbest.ru'da yayınlandı

...

benzer belgeler

Bilgisayar tesislerinin teknik ve önleyici bakımı için sistemlerin özellikleri. İşletim sistemleri için tanılama programları. Otomatik kontrol sistemlerinin ara bağlantısı. Bilgisayarınızı olumsuz dış etkilerden korumak.

özet, 25.03.2015 eklendi


Elektronik bilgisayarların oluşturulma zamanına ve amacına göre sınıflandırılması. "von Neumann" ilkeleri. Kişisel bilgisayarın donanım uygulaması: işlemci, dahili ve harici bellek, anakart. Temel çevre birimleri.

özet, 24/05/2009 eklendi


Bilgisayar destekli tasarım sistemlerinin teknik desteği için gereklilikler. Hesaplama ağları; açık sistemler ara bağlantı referans modeli. CAD'deki işyerlerinin ağ ekipmanı. Yerel alan ağlarında erişim yöntemleri.

sunum 26/12/2013 eklendi


dönem ödevi, eklendi 11/22/2009


Bilişim ve bilgisayar teknolojisinin gelişim tarihi. PC mimarisinin genel prensipleri, iç arayüzleri. Temel sistem giriş çıkış. Anakart. Görüntüleme teknolojileri ve bilgi depolama cihazları. RAM miktarı.

sunum eklendi 26/10/2013


Bilgisayarların ve sistemlerin yapıları. Von Neumann mimarisi, gelecek vaat eden araştırma alanları. Analog bilgisayarlar: kullanılabilirlik ve işlevsellik yazılım. Kullanıcı için bir dizi sistem özelliği.

dönem ödevi, eklendi 11/05/2011


Yoğunlaştırılmış bilgi işleme için bilgi işlem sistemlerinin mimarisi. Çok işlemcili bilgi işlem sistemlerinin mimarisi. Uygulamaya göre bilgisayarların sınıflandırılması ve türleri. Kişisel bir bilgisayarın işlevsel organizasyonunun özellikleri.

test, 11/11/2010 eklendi


için aksesuar seçimi ofis bilgisayarı; onların özellikler... Anakartı, soğutma sistemini, RAM'i, sabit sürücüyü ve optik sürücüyü takma. Bilgisayar ekipmanını yükseltme maliyetinin hesaplanması.

dönem ödevi, eklendi 04/30/2014


Bilgi işleme için bir dizi teknoloji ve yazılım olarak bilgi işlem sistemlerinin geliştirilmesinde beklentilerin, yönlerin ve eğilimlerin belirlenmesi. Bilgisayar sistemlerinin uzmanlaşmasının gelişimi ve uygulama alanları sorunu. Bilişimin gelişimindeki eğilimler.

özet, eklendi 03/17/2011


Kişisel bir bilgisayarın temel konfigürasyonunun cihazlarının özellikleri: bilgisayar güç kaynağı, anakart, işlemci, ses kartı, HDD... Ek harici depolama. Lazer sürücülerin ve disklerin çalışma prensipleri ve işlevleri.

CAD donanımı, bilgisayar destekli tasarımı gerçekleştirmek için kullanılan bilgisayarlar, çevre birimleri, ağ ekipmanı gibi çeşitli donanım araçlarını ve tasarımı destekleyen bazı yardımcı sistemlerin (örneğin ölçüm) ekipmanını içerir.

CAD'de kullanılan teknik araçlar şunları sağlamalıdır:

1. Uygun yazılımın mevcut olduğu tüm gerekli tasarım prosedürlerinin yerine getirilmesi;

2. tasarımcılar ve bilgisayarlar arasındaki etkileşim, etkileşimli bir çalışma modu için destek;

3. Ortak bir proje üzerinde çalışan ekip üyeleri arasındaki etkileşim.

CAD'de yeterli performans ve bellek kapasitesine sahip bilgisayarlar ve sistemler varsa bu gereksinimlerden ilki karşılanır.

İkinci gereklilik, kullanıcı arayüzü ile ilgilidir ve CAD sistemine uygun veri giriş-çıkış araçları ve her şeyden önce grafik bilgi alışverişi için cihazlar dahil edilerek yerine getirilir.

Üçüncü gereklilik, CAD donanımının bir bilgisayar ağına entegrasyonunu şart koşar. Sonuç olarak, TO CAD'in genel yapısı, bir veri iletim ortamıyla birbirine bağlanan bir düğümler ağıdır (Şekil 3). Düğümler (veri istasyonları), genellikle iş istasyonları (AWS) veya iş istasyonları (WS - İş İstasyonları) olarak adlandırılan tasarım iş istasyonlarıdır, ayrıca ana bilgisayarlar, ayrı çevre birimleri ve ölçüm cihazları da olabilirler. Tasarımcı ve bilgisayar arasındaki arayüz için araçlar olması gerektiği AWP'dedir. Bilgi işlem gücü ile ilgili olarak, bilgisayar ağının çeşitli düğümleri arasında dağıtılabilir.

Pirinç. 3 CAD teknik desteğinin yapısı

Veri iletim ortamı, iletişim hatları ve anahtarlama ekipmanından oluşan veri iletim kanalları ile temsil edilir.

Her düğümde, belirli tasarım çalışmalarını gerçekleştiren veri terminal ekipmanı (DTE) ile DTE'nin veri iletim ortamı ile iletişimine yönelik veri kanalı sonlandırma (DCE) ekipmanını ayırt etmek mümkündür. Örneğin, bir kişisel bilgisayar bir DTE olarak kabul edilebilir ve bir bilgisayara takılı bir ağ kartı bir DCE olarak kabul edilebilir.

Bir veri bağlantısı, bir DCE ve bir iletişim hattı içeren iki yönlü bir veri alışverişi aracıdır. Bağlantı, sinyalleri belirli bir yönde yaymak için kullanılan fiziksel ortamın bir parçasıdır, iletişim hatlarının örnekleri şunlardır: koaksiyel kablo, bükülü tel çifti, fiber optik iletişim hattı (FOCL). Tek yönlü veri iletimi aracı olarak anlaşılan kanal (iletişim kanalı) kavramı yakından ilişkilidir. Bir iletişim kanalının bir örneği, radyo iletişiminde bir vericiye tahsis edilen bir frekans bandı olabilir. Belirli bir hatta, her biri kendi bilgisini taşıyan birkaç iletişim kanalı oluşturulabilir. Hattın birkaç kanal arasında bölündüğü söyleniyor.

Küçük tasarım organizasyonlarının CAD'inde, birbirinden küçük mesafelerde (örneğin, bir veya birkaç bitişik odada) bulunan birkaç on bilgisayarı geçmeyen bilgisayarları birbirine bağlayan ağ yereldir. Bir yerel alan ağı (LAN veya LAN - Yerel Alan Ağı), tüm ağ düğümlerinin bağlı olduğu bir iletişim hattına sahiptir. Bu durumda düğüm bağlantılarının topolojisi (Şekil 4) bus, ring, star olabilir. LAN'daki hattın uzunluğu ve bağlı düğümlerin sayısı sınırlıdır.

Pirinç. Yerel alan ağları için 4 topoloji seçeneği:

bir lastik; b) dairesel; c) yıldız

Daha büyük ölçekli tasarım organizasyonlarında, ağ, farklı tasarım ve yönetim departmanlarına ait olan ve bir veya birkaç binanın tesislerinde bulunan onlarca, yüzlerce veya daha fazla bilgisayarı içerir. Bu ağa kurumsal denir. Yapısında, alt ağlar olarak adlandırılan bir dizi LAN'ı ve LAN'lar arasındaki iletişim araçlarını ayırt etmek mümkündür. Bu araçlar, anahtar sunucularını (alt ağ iletişim birimleri) içerir. Anahtarlama sunucuları, alt bölümlerin LAN'ından ayrılan veri iletim kanalları tarafından birleştirilirse, omurga (veya taşıma) adı verilen yeni bir alt ağ oluştururlar ve tüm ağ hiyerarşik bir yapıya sahip olur.

Tasarım organizasyonunun binaları birbirinden önemli mesafeler için (farklı şehirlerdeki konumlarına kadar) uzaksa, o zaman kurumsal ağ kendi ölçeğinde bir geniş alan ağı (WAN) haline gelir. Bölgesel ağ ayırt eder ana kanallarönemli bir uzunluğa sahip olan veri iletimleri (omurga ağı) ve bir LAN'ı (veya bireysel bir bina veya kampüsün LAN'larının bir koleksiyonunu) omurga ağı ile bağlayan veri iletim kanallarına abone hattı veya "son mil" bağlantısı denir.

Genellikle özel bir omurga ağının oluşturulması, yani. tek bir kuruluşa hizmet veren bir ağ bunun için çok pahalıdır. Bu nedenle, genellikle bir sağlayıcının hizmetlerine başvururlar, yani. birçok kullanıcıya telekomünikasyon hizmetleri sağlayan bir kuruluş. Bu durumda, kurumsal ağ içinde, kamu omurga ağı üzerinden önemli mesafeler üzerinden iletişim gerçekleştirilir. Böyle bir şebeke olarak, örneğin bir şehir veya şehirlerarası telefon şebekesini veya bölgesel veri iletim şebekelerini kullanabilirsiniz. Bu ağlara şu anda en yaygın erişim şekli, küresel bilgisayar ağı İnternetine erişimdir.

Birçok kurumsal ağ için, İnternet'e erişim yeteneği, yalnızca kendi kuruluşlarının uzak çalışanlarının birbirine bağlanmasını sağlamak için değil, aynı zamanda diğer bilgi hizmetlerini almak için de arzu edilir. CALS teknolojileri temelinde çalışan sanal işletmelerin geliştirilmesi, kural olarak, İnternet üzerinden bölgesel ağlar aracılığıyla bilgi alışverişini zorunlu olarak gerektirir.

İş istasyonları, sunucular, kişisel bilgisayarlar, modern CAD sistemlerinde veri işleme araçları olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Süper bilgisayarlar da dahil olmak üzere büyük bilgisayarlar pahalı olduklarından ve performans/fiyat oranları sunuculara ve birçok iş istasyonuna göre önemli ölçüde düşük olduğundan genellikle kullanılmazlar.

İş istasyonları veya kişisel bilgisayarlar temelinde iş istasyonları oluşturulur. AWP cihazlarının tipik bileşimi: bir veya daha fazla mikroişlemciye, operasyonel ve önbelleğe sahip bilgisayarlar ve cihazların ara bağlantısına hizmet eden veriyolları; en az bir klavye, fare, ekran dahil olmak üzere giriş-çıkış aygıtları; ek olarak, AWS bir yazıcı, tarayıcı, çizici (çizici), sayısallaştırıcı ve diğer bazı çevresel aygıtları içerebilir.

Bilgisayar belleği genellikle hiyerarşik bir yapıya sahiptir. Büyük bellekte aynı anda yüksek okuma ve yazma hızlarına ulaşmak zor olduğundan, bellek ultra hızlı düşük kapasiteli önbellek, orta düzeyde ana RAM ve nispeten yavaş harici bellek olarak ikiye ayrılır. geniş kapasite ve buna karşılık, önbellek genellikle birinci ve ikinci seviyelerin önbelleğine bölünür.

En hızlı cihazların (işlemci, RAM ve önbellek, video kartları) iletişimi için bir veya iki GB / s'ye kadar bant genişliğine sahip bir sistem veriyolu kullanılır. Sistem veriyoluna ek olarak, bilgisayar anakartında bir ağ denetleyicisini ve hızlı harici aygıtları (örneğin, 133 MB / s bant genişliğine sahip bir PCI veri yolu) bağlamak için bir genişletme veri yolu ve klavye gibi yavaş harici aygıtlar için bir veri yolu bulunur. , fare, yazıcı vb.

Kişisel bilgisayarlara kıyasla iş istasyonları (iş istasyonları), belirli işlevleri yerine getirme konusunda uzmanlaşmış bir bilgi işlem sistemidir. Uzmanlık, ek özel işlemciler kullanılarak hem bir dizi program hem de donanım tarafından sağlanır. Bu nedenle, makine mühendisliği için CAD'de, grafik iş istasyonları esas olarak geometrik modelleme ve bilgisayar grafik prosedürlerini gerçekleştirmek için kullanılır. Bu odak gerektirir güçlü işlemci, yüksek hızlı veri yolu, yeterince büyük bellek kapasitesi.

Yüksek işlemci performansı, grafik işlemlerinin (örneğin, resimlerin hareket ettirilmesi, döndürülmesi, gizli çizgilerin kaldırılması vb.) genellikle tüm görüntü öğeleriyle ilgili olarak gerçekleştirilmesi nedeniyle gereklidir. 3B 3B grafiklerdeki bu tür elemanlar, çokgen ağlara sahip yüzeylere yaklaşırken çokgenlerdir, sayıları 104'ü geçebilir. Öte yandan, tasarımcının etkileşimli modda çalışmasının rahatlığı için, yukarıdaki işlemlerin komutlarının yürütülmesindeki gecikme geçmemelidir. birkaç saniye. Ancak, her bir poligona göre bu tür her bir işlem, çok sayıda makine talimatı tarafından gerçekleştirildiğinden, gereken performans, saniyede on milyonlarca makine işlemidir. Böyle bir performans makul fiyat ana evrensel işlemci ile birlikte, donanımda belirli grafik işlemlerinin uygulandığı ek özel (grafik) işlemciler kullanılarak elde edilir. En güçlü iş istasyonları, genellikle, temel olarak çeşitli Unix işletim sistemini çalıştıran azaltılmış komut setine (RISC mimarisine sahip) sahip yüksek performanslı mikroişlemciler kullanır. Daha az güçlü olanlar giderek Wintel teknolojisini kullanıyor (yani Intel mikroişlemciler ve Windows işletim sistemleri). GPU'larörneğin rasterleştirme - görselleştirme, taşıma, döndürme, ölçeklendirme, gizli çizgileri kaldırma vb. için bir görüntüyü raster biçiminde temsil etme gibi işlemleri gerçekleştirin.

İş istasyonlarının tipik özellikleri: birkaç işlemci, onlarca ila yüzlerce megabayt RAM ve binlerce megabayt harici bellek, önbellek, yüzlerce MB / s'den 1-2 GB / s'ye kadar hızlara sahip sistem veriyolu.

Amaca bağlı olarak, tasarımcı için AWP'ler, teknoloji uzmanı için AWP'ler, proje yöneticisi için AWP'ler vb. Bilgisayarın özelliklerinde, çevresel aygıtların bileşiminde farklılık gösterebilirler.

Kontrol soruları

1. CAD donanımı ne sağlamalıdır?

2. Veri iletim kanalına ne denir?

3. Yerel alan ağlarının topolojisinin çeşitleri nelerdir?

4. Yerel ağ ile bölgesel ağ arasındaki fark nedir?

5. İşlemci performansını artırma görevine ne sebep olur?

20. yüzyılın 80'li yıllarının başından beri, kişisel bilgisayarların (PC'lerin) seri üretimi ve tanıtımıyla bağlantılı olarak, tasarım sürecinin sistem otomasyonu fikri, her ölçekteki tasarım organizasyonları için pratik olarak mümkün hale geliyor: büyük bir özel bir ofise enstitü. Bir yandan CAD kavramı basitleştirildi ve genellikle şu veya bu kavramla ilişkilendirildi. bilgisayar programı... Öte yandan, karmaşık teknik nesnelerin tasarımı, yalnızca organizasyonel ve teknik olarak CAD çerçevesinde mümkündür. sistemlere dayalı bu bilgi teknolojisinin tam potansiyelidir.

CAD yazılım araçları şu bileşenlerin bir birliği olarak sınıflandırılır: teknik, yazılım, matematiksel, metodolojik, bilgilendirici ve organizasyonel.

2.1. Donanım ve yazılım

Teknik Destek tasarım nesnesi ile ilişkili verileri topladıkları, işledikleri, depoladıkları, dönüştürdükleri ve aktardıkları bir teknik araçlar kompleksidir.

Teknik desteğin temelini bilgisayar olanakları oluşturur ve her şeyden önce kişisel bir bilgisayardır.

Bir bilgisayarın standart konfigürasyonu iyi bilinmektedir (bkz. Şekil 2.1):

· işlemci, RAM, güç kaynağı, sabit sürücü, diğer veri depolama aygıtları, çevresel aygıtları bağlamak için bağlantı noktalarından oluşan sistem birimi;

· bilgi girmek için klavye;

· bilgileri görüntülemek için monitör;

· "insan-bilgisayar" diyaloğunun rahatlığı için fare.

Pirinç. 2.1. Standart konfigürasyonlu kişisel bilgisayar

Çevresel aygıtlar kavramı, çok çeşitli teknik araçları içerir. Her şeyden önce, bunlar tasarım için veri toplama ve işleme araçlarıdır. Bunlar elektronik jeodezik ekipmanı (takometreler, sistemler) içerir. uydu seyir sistemi, lazer tarayıcılar, vb.), ya doğrudan bilgisayarların kontrolü altında çalışır ya da ölçüm verilerini bilgisayar dosyaları şeklinde iletir. Mühendislik araştırmalarının teknik araçları hakkında daha ayrıntılı bilgi, Bölüm'de verilmiştir. 4.

Öngörülen yol hakkında ilk bilgiler topografik planların tabletleri şeklinde sunuluyorsa, bilgileri kağıttan elektronik forma dönüştürmek için kullanın. tarayıcılar(bkz. Şekil 2.2, a) . Rulodan ruloya veya düz yataklı tarayıcılar vardır. İkincisinin tarama doğruluğu önemli ölçüde daha yüksektir ve 12000 dpi'ye (inç başına nokta - inç başına nokta) ulaşabilir. Karmaşık teknik nesnelerin tasarımı söz konusu olduğunda, geniş formatlı mühendislik tarayıcıları A 0 (A 1) kullanırlar.

Haftasonu grafik bilgi tasarım nesnesi (çizimler) hakkında da geniş formatlı çizicilere yazdırılır. Kağıt besleme yöntemiyle çiziciler tarayıcılar gibi rulolar (Şekil 2.2, b) veya düz yatak vardır. Renklendirici madde uygulama yöntemiyle - lazer veya mürekkep püskürtmeli. Mühendislik çiziminin ne olması gerektiği sorusu, siyah beyaz veya renkli, son zamanlarda açık bir şekilde renk lehine çözüldü. İlk olarak, siyah beyazdan biraz daha pahalı hale gelen renkli baskı alanındaki önemli ilerleme göz önüne alındığında. İkincisi, renk taşır Ek bilgi Tasarlanan nesne hakkında ve bu tür çizimlerin görsel analizinin verimliliğini artırmaya yardımcı olur.

ŞEKİL \ * MERGEFORMAT

Pirinç. 2.2. a) Rulo tarayıcı; b) Plotter rulosu

Bilgisayar çevre birimleri aynı zamanda, yol tasarımı için ilk verilerin toplanmasında yaygın olarak kullanılan dijital fotoğraf ve video aygıtlarını da içerir.

Bir proje üzerinde toplu çalışma düzenlemek ve hızlı bir şekilde bilgi alışverişi yapmak için bilgisayarlar, teknik bileşenleri sunucular, ağ kartları, modemler, fiber optik ağlar vb. olan yerel (intranet) ve küresel (İnternet) ağlarda birleştirilir.

Yazılım CAD alt bölümlere ayrılmıştır geniş sistem ve uygulamalı.

Sistem çapında bir yazılım her şeyden önce, bilgisayarlarda gerçekleşen tüm işlemleri kontrol eden işletim sistemlerini (OS) içerir. İşletim sisteminin ortaya çıkışı ve evrimi, bilgisayarların kendilerinin gelişimine paralel olarak gerçekleşti. İlk kişisel bilgisayarın yaratılması bir şirketle ilişkiliyse IBM(www. ıbm. com ), daha sonra bu bilgisayar için şirketten ilk toplu işletim sistemi ortaya çıktı. Microsoft( www. microsoft. com) ve çağrıldı HANIM- DOS.

14 yıllık evrimsel yol (1981'den 1995'e kadar) HANIM- DOS 1.0-7.0 sürümleri, bilgisayarların dar mühendislik problemlerini çözmekten yaşamın her alanında her yerde kullanımlarına kadar tanıtılmasına katkıda bulundu.

90'ların başından beri, yerini alacak HANIM- DOS gelir pencereler(İngilizce'den - pencerelerden) ayrıca şirketten Microsoft Hangi aynı anda birkaç programla (pencere) çalışmanıza, programları tek tek kapatmaya ve yeniden başlatmaya gerek kalmadan bunlar arasında kolayca geçiş yapmanıza olanak tanır. Geliştirmenin ilk aşamasında pencereler için bir grafik arayüz olarak hizmet etti. HANIM- DOS.

bir çıkış ile pencereler 3.1 (1992) bu işletim sistemi, ölçeklenebilir yazı tipleriyle 640 kb'den fazla RAM ile çalışabilen bağımsız bir işletim sistemi olarak ilişkilendirilmiştir. TrueType.

1993 yılında mezun oldu pencerelerNT(Yeni Teknoloji'nin kısaltması - yeni teknoloji) artan güvenliği, kararlılığı ve gelişmiş özellikleri nedeniyle geliştiriciler tarafından iyi karşılandı. API-arayüz Kazanç32 bu, güçlü programlar oluşturmayı kolaylaştırır.

1995 yılında çıkıyor pencereler95 - en kullanıcı dostu sürüm pencereler, kurulumu için önceden yüklemeniz gerekmeyen DOS; görünüşü PC'yi toplu tüketici için daha erişilebilir hale getiriyor. Windows 95'in yerleşik bir dizi protokolü vardır TCP/ IP ve uzun dosya adlarına izin verilir.

pencereler 98 (1998) - en son sürüm pencereler eski çekirdeğe dayalı, temel üzerinde işleyen DOS... sistem pencereler 98 tarayıcı ile entegre internetGezgin 4 ve USB bağlantı noktaları da dahil olmak üzere çok sayıda yeni donanım standardıyla uyumludur. Sonraki Windows sürümleri NT çekirdeği temelinde geliştirilmiştir.

Şu anda (2001'den beri), CAD dahil olmak üzere uygulama programlarının çoğu, işletim sisteminin kontrolü altında çalışmaktadır. HANIMpencerelerDP(İngilizce eXPerience'den - deneyim).

Yeni problem odaklı arayüz HANIMpencerelerDP ile çalışma ilkelerine hızlı bir şekilde hakim olmanızı sağlar işletim sistemi aile sistemleriyle hiç karşılaşmamış kullanıcılar için bile pencereler... içinde uygulandı pencerelerDP gelişmiş web teknolojileri, metin alışverişi ve sesli mesajlar, çeşitli karmaşıklık düzeylerinde web projeleri oluşturmak ve uygulamaları yalnızca yerel ağda değil, internette de paylaşmak.

Koşullu sistem çapında yazılım şunları içerir: HANIMOfis, bir dizi uygulama ( Metin düzeltici Kelime, elektronik tablolar Excel) kendi program sınıflarında fiili standartlar haline gelmiştir. Çıktı verisi olarak metin belgeleri oluşturan hemen hemen tüm CAD sistemleri bunu ortamda yapar. HANIMKelime, a tablo formları- çevrede HANIMExcel.

CAD sistemlerinin kendilerine ek olarak, uygulanan programlar şunları içerir: vektörleştiriciler; jeodezik verilerin işlenmesi için programlar, uzaktan algılama verileri; veritabanı yönetim sistemleri (DBMS); tasarım dokümantasyon yönetim sistemleri (PDMS), vb.

Listelenenlerin sonuncusu (SDPKD), tasarım ürünlerinin üretiminde kalite kontrol sistemlerinin işleyişini büyük ölçüde sağladıkları için tasarım organizasyonlarının çalışmalarında son derece önemlidir.

Bu sınıftaki birçok programdan en eksiksiz işlevsel sistem, PartiARTI(geliştirici - Lotsiya Soft şirketi, Moskova, www. lotia. com ).

PartiARTI DBMS tipine dayalı bir "istemci-sunucu" mimarisinde oluşturulmuş profesyonel bir sistemdir. kehanet, HANIMSQL- sunucu, Sybase ve güvenilirlik, performans, ölçeklenebilirlik ve güvenlik ile karakterizedir.

Pirinç. 2.3. Parti PLUS Doküman Yönetim Sistemi

Sistem, belgelerin güvenli bir arşivinin yanı sıra belgelerin ücretsiz ve önceden tanımlanmış yönlendirmesi, işler ve iş süreci yönetimi için yerleşik araçlar içerir. Sistem, çeşitli kullanıcı gruplarının paralel toplu çalışma modunu destekler ve projeyle ilgili tüm bilgilerin yönetimini sağlar, bu da tasarım organizasyonu çalışanlarının yalnızca proje açıklamasına erişmesine değil, aynı zamanda bu projeyle ilgili bilgileri yönetmesine de olanak tanır.

İşletmenin coğrafi olarak dağıtılmış birkaç tasarım departmanı varsa, o zaman PartiARTI birden fazla proje üzerinde çalışırken uzak departmanlar arasında hata ayıklanmış etkileşimi düzenleyebilirsiniz.

PartiARTI proje yapısındaki tüm mühendislik değişikliklerinin geçmişini koruma işlevine, mevcut durumu herhangi bir tarih için durumla karşılaştırma yeteneğine sahiptir. Ana projeye dahil olmayan seçeneklerin depolanması ile çok değişkenli tasarımı destekleyen araçlar, belge sürümleriyle çalışmayı destekleyen araçlar vardır. Bir proje elemanı için analogları veya ilgili elemanları ayarlamak, elemanları çeşitli kriterlere göre gruplamak mümkündür.

sistem PartiARTIçok yönlüdür, karayolu endüstrisi de dahil olmak üzere çeşitli mühendislik dallarındaki sorunları çözmek için azami derecede esnektir ve çeşitli CAD sistemleriyle eşit bir temelde çalışmaya odaklanmıştır.

2.2. Matematiksel ve metodolojik destek

Matematiksel yazılım Tasarım prosedürlerini gerçekleştirmek için bir dizi analitik ve sayısal yöntemler, matematiksel modeller ve algoritmalar. Belirli yöntemlerin kullanımı, CAD geliştirme düzeyine, tasarım nesnelerinin özelliklerine ve çözülen görevlerin doğasına bağlıdır.

CAD geliştirmenin ilk aşamasında algoritmalar gerçekleştirildi. manuel yöntemler tasarım. Bu, tasarım süresinin azalmasına katkıda bulundu, ancak tasarım çözümlerinin kalitesi pratikte iyileşmedi.

Tasarım çözümlerinin optimizasyonu alanındaki ilk çalışma 70'lerde başladı ve her şeyden önce uzunlamasına bir profil tasarımı ile ilişkilendirildi. EL Filstein'ın çalışmaları ve "sınır yinelemeleri" yöntemi, VI Struchenkov ve "gradyan projeksiyonu" yöntemi, toprak işlerinin hacminin en aza indirilmesini hesaba katarak uzunlamasına profilin proje hattının konumunu belirledi. Zaten bu aşamada, proje çizgisinin bir dizi düz çizgi ve dairesel yay şeklinde sunumundan vazgeçmek ve proje çizgisinin modeline kırık bir çizgi (doğrusal eğri) şeklinde geçmek gerekiyordu. Ancak bu yöntemler, otoyolların etüt ve tasarımının genel (temel) ilkelerini etkilememiştir.

90'lı yıllarda dijital arazi modellerine dayalı yol tasarımının sistem otomasyonuna geçiş, tüm tasarım ve araştırma teknolojisi teknolojisinde önemli bir değişikliğe yol açtı.

Karayollarının "manuel" tasarımı döneminde, "kazık" yöntemiyle jeodezik araştırmalar yapıldı. Bu yöntemin özü, aşağıdaki çalışma aşamalarından oluşur:

· Yolun alan takibi. Bu durumda, güzergahın teğet rotası, hem araştırma hem de inşaat aşamasında müteakip tüm hizalama çalışmaları için aynı zamanda ana güzergahtır.

· Yol işaretleri ve köşe direkleri ile rotanın planlı yüksek irtifa sabitlemesi.

· Karayolu boyunca gözetleme alanı. Sadece grev gözcüleri kırık ve sabit değil, aynı zamanda kabartma kırıkları, su akışlarının, kamu hizmetleri ve yolların kesişimi ile ilişkili pozitif (karakteristik) noktalar.

· Alınan kazığa göre yolun çift boylamasına geometrik hizalaması.

· Kesit araştırması. Yol boyunca konuşlanmayı belirlerken, enine kesitler aynı anda tüm kazıklarda ve artı noktalarda işaretlenir. Rotanın düz bölümlerinde, enine kesitler yolun eksenine dik ve eğri bölümlerde - rotaya teğet dik olarak bölünür. Kesitin uzunluğu, tüm yapısal elemanları ile birlikte alt zeminin içine yerleştirileceği şekilde alınır.

Enine kesitlerin araştırılması, alt zeminin müteakip tasarımı, yüzey drenaj sisteminin organizasyonu, hafriyat hacminin hesaplanması ve proje belgelerinin hazırlanması için kabul edilen rota boyunca boyuna ve enine profiller oluşturmak için gerçekleştirilir.

Yukarıdan da anlaşılacağı gibi, "kazık" anket yöntemiyle, hizalamanın konumunun ve dolayısıyla diğer tüm projeksiyonların tasarım aşamasında değiştirilmesi mümkün değildir. Bu nedenle, bu yöntemle tasarım etkinliğinin yaratıcı başlangıcı, nihai tasarım çözümlerinin kalitesini önemli ölçüde etkileyen yol güzergahının önceden belirlenmiş konumu nedeniyle sınırlıdır. Ayrıca, izleme alanında, yokluğunda bilgisayar Teknolojisi, anket mühendisi kendisini uygun hizalama tablolarına göre parçalanabilen "klotoid-dairesel eğri-klotoid" tipinde bir temel rota yuvarlama şemasıyla sınırladı.

Elektronik takometre ve bilgisayar teknolojisinin kazanımları sayesinde öncelikli uygulaması mümkün hale gelen "kazıksız" yol etüdü yöntemi ile tamamen farklı bir bakış açısı açılmaktadır.

Bu yöntemle yapılan araştırma aşağıdaki gibidir:

· Ön tasarım aşamasında belirlenen olası tasarım çözümleri şeridinde ana rota (geçit ağı) döşenir ve sabitlenir.

· Varyasyon şeridinin bir takometrik incelemesi gerçekleştirilir. Aynı zamanda, arazinin araştırma noktalarının mekansal koordinatlarını belirlemek için gerekli tüm ölçümler, tek bir jeodezik cihaz - bir takometre kullanılarak karmaşık bir şekilde gerçekleştirildiğinden, yüksek iş verimliliği sağlanır.

· Dijital arazi modeli, elektronik toplam istasyondan bilgisayara okunur, bu da sonraki tüm tasarım prosedürlerinin temelidir.

"Yersiz" anket yöntemiyle, rotanın yerinin anket aşamasında değil, tasarım aşamasında (ofis koşullarında) belirlendiğini unutmayın. Bu, rotanın konumunu hemen hemen her tasarım aşamasında değiştirmeyi, optimizasyon dahil en modern matematiksel yöntemleri kullanmayı, rotanın konumunu ve tanımını oluşturmayı mümkün kılar.

DTM'nin üç boyutlu yapısı ve oluşturduğu yüzeyler göz önüne alındığında, mekansal yol güzergahı için benzersiz bir fırsat ortaya çıkıyor. Şu anda, mekansal izleme için metodoloji ve algoritmalar CAD çerçevesinde başarıyla geliştirilmektedir ve yakında yol tasarımı uygulaması için ileri teknolojilerin cephaneliğini yenilemelidir.

Tasarım çalışmasının sistematik otomasyonu koşullarında kullanılabilir hale gelen birçok hesaplamalı matematik yönteminden, plan ve boylamsal profilde otomatik yol güzergahında kullanılan spline ve Bezier eğrilerine odaklanacağız.

İnterpolasyon spline'ları. Bildiğiniz gibi, "spline" terimi, bir çizim aracının adından gelir - verilen noktalardan geçmek için bükülen ince bir metal veya ahşap cetvel ( x ben, ben= F(x ben)).

Daha sonra denge konumundaki eğri, potansiyel enerjisini en aza indiren bir şekil alır. Ve kirişler teorisinde, bu enerjinin, eğrinin eğriliğinin karesinden yayın uzunluğu üzerindeki integral ile orantılı olduğu tespit edilmiştir:

koşullar altında S(x ben) = ben.

Pirinç. 2.4. Bir cetvelin matematiksel bir analogu olarak bir spline'ın ana hatları

Spline'lar 2 şekilde tanımlanabilir: basit fonksiyonların karşılıklı anlaşmasına dayalı olarak ve minimizasyon probleminin çözümünden.

Birinci yöntemle belirlenen eğri çizgiler, ayrı ayrı verilen bilgilerin analitik temsili için gerekli olan enterpolasyon eğrilerini içerir.

Düzleştirme spline'ları çoğunlukla 2. yöntem temelinde tanımlanır. İlk değerlendirme aşamasında kural olarak yaklaşık olan bu tasarım çözümlerini optimize etmek için en geniş uygulamayı bulması gereken düzleştirme spline'larıdır.

Tasarım uygulamasında, kural olarak, 1. ve 3. dereceden spline'lar kullanılır. 1. dereceden (doğrusal) spline'lar, ilk olarak, spline algoritmaları oluşturma süreçlerini anlamak için iyi ve erişilebilir bir gösterime hizmet eder ve ikinci olarak, kesik çizgiler (ana ve teğet geçişler, boyuna ve enine zemin profilleri, vb.).

1. derece spline'lar. 1. dereceden spline'ların (kırık çizgiler) anlaşılması oldukça basittir ve aynı zamanda spline fonksiyonlarının temel özelliklerini yansıtır. Matematiksel bir bakış açısından, 1. dereceden bir spline, formun bir denklemi ile tanımlanan her segment üzerinde parçalı sürekli bir fonksiyondur:

y= bir ben+ ben x, (2.2)

nerede ben- enterpolasyon düğümleri arasındaki dikkate alınan aralığın sayısıx ben ve x ben + 1 .

Formül (2.2)'den görülebileceği gibi, bir temel aralıkta, denklemin biçimi, genel olarak kabul edilen düz bir çizgi ifadesinden farklı değildir. Genel olarak, kırık bir çizginin (1. dereceden spline) denklemi matris formunda şu şekilde yazılabilir:

(2.3)

Bu lineer denklem sistemi, ortak bir çözüm gerektirmez ve her denklemin ayrı ayrı çözümlerine ayrışır. Çözümü küçük boyutlu alt sistemlerin hesaplanması ile ilişkili olan bir spline, bu durumda - birinci dereceden denklemler yerel olarak adlandırılacaktır.

1. derece interpolasyon eğrisi, noktalardan geçen bir çoklu çizgidir. (x ben, y ben). agrega için x ben(ben = 0, 1,… ,n) aralığında [ bir, b] bu durumda, koşul x ben 1.

Lagrange polinomunu kullanarak, aralık için bir eğri çizebilirsiniz. i -(ben + 1):

(2.4)

atama S 1 (x) birinci dereceden bir spline fonksiyonu olarak anlaşılacaktır. Aksi takdirde denklem (2.4) şu şekilde yazılabilir:

(2.5)

Denklemlerin yaklaşık şeklini alırsak (2.2) ve (2.5) çakışır. Bir algoritma oluşturmak ve bir spline oluşturmak ve hesaplamak için bir prosedür hazırlamak için sadece 2'yi hatırlamanız gerekir. n+2 numara.

3. derece spline'lar. 3. dereceden (kübik) spline'lar, kübik parabol parçalarından oluşan parçalı sürekli (1. ve 2. türevlerin sürekliliği) bir fonksiyondur.

Şu anda, eğrilerin ve yüzeylerin enterpolasyonu ile ilgili teknik problemlerin çözümünde geniş kullanımlarından dolayı, bir bilgisayarda kübik spline'ları oluşturmak ve hesaplamak için birçok algoritma vardır.

Problemi çözerken, n düğüm arasında n–1 parça kübik eğri ve kübik eğri sırayla 4 parametre ile belirlenir. Fonksiyonun değeri ve 1., 2. türevler ( X s, x¢ s, x² s) hepsinde süreklidir ( n–2) -th iç düğümleri, sonra 3 ( n–2) koşullar. düğümler halinde X si= X ben n daha fazla koşul X s... Böylece 4 elde ederiz n–6 koşullar. Bir spline'ın açık bir tanımı için, genellikle sınır (sınır) koşulları ile ilişkilendirilen iki koşul daha gereklidir. Örneğin, genellikle basitçe alınır. Bu durumda, doğal spline'ı şu şekilde belirlemek için gerekli sayıda koşulu elde ederiz:

Bu spline'ın dezavantajı, iki katı şekilde sabitlenmiş enterpolasyon noktası arasındaki bölümde şeklini değiştirme yeteneğine sahip olmamasıdır. Yalnızca enterpolasyon noktalarından birini hareket ettirerek spline eğrisinin şeklinde bir miktar değişiklik elde edebilirsiniz. Ayrıca, kübik interpolasyon spline'ın yerel olmayan yaklaşım yöntemlerine ait olması nedeniyle, değerleri ızgara düğümleri Δ ile çakışmayan noktalardaki değerleri: a= x 0 x N = B, tüm miktar setine bağlıdır ben = F(x ben), ben= 0, 1 ,…, n ve ayrıca noktalarda sınır koşullarının değerleri üzerinde a, B; bu nedenle, interpolasyon aralığının bir noktasında spline eğrisini yeniden şekillendirmenin istenen etkisi, segmentin geri kalanı boyunca istenmeyen değişikliklerle örtüşebilir.

Bununla birlikte, bu hoş olmayan fenomenle başa çıkma yöntemleri bilinmektedir. Bu, ilk olarak, ızgara düğümleri arasındaki aralıktaki spline değerinin, fonksiyonun değerlerine ve türevlerinin yalnızca bu aralığın bazı mahallelerinden bağlı olduğu Hermit tipi yerel enterpolasyonların kullanılmasıdır.

İkincisi, rasyonel spline enterpolasyonu. Kübik spline enterpolasyonunun en önemli özelliklerinden biri olan - bir bilgisayarda uygulamanın basitliği ve verimliliği - rasyonel spline'lar, geleneksel bir kübik spline'ın doğasında bulunan salınımları ortadan kaldırırken, büyük gradyanlar veya kesme noktaları ile fonksiyonlara yaklaşma yeteneğine sahiptir.

Rasyonel bir spline fonksiyonu bir fonksiyondur S(x), her enterpolasyon aralığında [ x ben, x ben+1] olarak yazılır

(2.7)

nerede t =(x-x ben)/ h ben, h ben = xben + 1 - x ben,ben,ben- verilen sayılar, -1 ben,q i ve birinci ve ikinci türevleri ile süreklidir.

(2.7) ifadesinden görülmektedir ki, p ben = q ben = 0, ben = 0, 1,…, n-1, rasyonel bir spline, normal bir kübik spline olur. Ek olarak, birinci dereceden bir spline'ın aynı zamanda bir kübik spline'ın özel bir durumu olduğunu varsayabiliriz, çünkü herkes için p ben, q ben -> ∞,ben = 0, 1,…, n–1, adil S(x)–> ben(1– T)+ ben +1 T,xÎ [x ben,x ben +1 ].

Bu nedenle, serbest parametreleri uygun şekilde seçerek rasyonel spline'ları kullanırken beklenebilir. p ben, q ben enterpolasyonlu fonksiyonun yeterli düzgünlüğüne sahip alanlarda yüksek bir yaklaşım doğruluğu elde edilir ve büyük gradyanlara sahip alanlarda niteliksel bir doğanın gereksinimleri - dışbükeylik ve monotonluk - karşılanır.

Rasyonel bir spline fonksiyonunun kullanılması, geleneksel elemanlar tarafından tanımlanan ize mümkün olduğunca yakın bir şekilde tek tip bir bağımlılığa sahip bir izi tanımlamanıza izin verir. Katsayıların değerlerinin değiştirilmesi ben ve ben, güzergâh planının geleneksel öğelerinin (düz çizgi, dairesel eğri, klotoid) bir spline işleviyle tam taklit etme olasılığı vardır.

Karayollarını izlemek için evrensel bir matematiksel cihaz olarak enterpolasyon spline'larını doğrulamanın "zayıf" noktası, enterpolasyon düğümlerinin tasarımcı tarafından doğru şekilde atandığı ve spline'ın değerleri hesaplanırken ayarlanamayacağı varsayımıdır (koşuldur).

Düğümlerin konumunun pratikte nasıl atandığını analiz edelim?

Güzergah bir harita veya topografik plan temelinde gerçekleştirilirse, tasarımcının görüşüne göre, verilen koşullar altında "elle" veya mekanik cihazların yardımı. Ayrıca çizim çizgisinde enterpolasyon düğümleri sabitlenir ve koordinatları ölçülür. Aynı zamanda, düğümlerin konumunu atamak için kesin olarak resmileştirilmiş algoritmalar yoktur, yalnızca birkaç pratik ipucu vardır. Özellikle: düğümlerin sık düzenlenmesi, enterpolasyon düğümlerinin koordinatlarını çekerken kaçınılmaz hata nedeniyle böyle bir spline eğriliğinin salınımlarına yol açar; nadir konumları, spline tesisatının onu oluşturan çizim çizgisinden önemli sapmalarına neden olur.

İzleme, saha araştırması materyalleri temelinde gerçekleştirilirse, bu durumda, spline enterpolasyon düğümleri, dijital arazi modelinin araştırma noktalarıdır ve koordinatlarını oluşturmadaki hata, rastgele varlığı nedeniyle daha da açıktır. ve sistematik hatalar.

Kural olarak, spline izinin çizim versiyonuna iyi bir yaklaşımı ve aynı zamanda yeterli düzgünlüğü (pürüzsüzlüğü), yalnızca tasarımcı tarafından enterpolasyon düğümlerinin tekrarlanan sezgisel ayarlanmasıyla elde edilebilir.

Bu nedenle enterpolasyon spline'larının optimal izleme için matematiksel bir aygıt değil, sadece kabataslak tasarım çözümlerinin bilgisayarla işlenmesi için uygun ve birçok problemde son derece etkili bir araç takımı olduğu sonucu çıkar. Bu tür çözümlerin kalitesi önemli ölçüde tasarımcının niteliklerine bağlıdır.

Yukarıdaki değerlendirmelerden, spline tabanlı izleme probleminin formülasyonunun aşağıdakileri varsayması gerektiği sonucu çıkar: taslak rotasının enterpolasyon düğümleri ve yeniden oluşturma durumunda orijinal rota yaklaşık olarak (bir toleransla) atanır ve tam konumları, izleme sürecinin bir dizi temel hedef ayarını hesaba katan belirli kalıplara göre hesaplanır. Matematiksel terminolojide bu problem, kaba (yaklaşık) tanımlarından geometrik şekiller üretme problemlerine veya düzleştirme problemlerine atfedilebilir.

Pürüzsüz spline'lar. Yolları izleme problemini çözmek için matematiksel bir aparat olarak, formun işlevselliğini en aza indiren düzleştirme spline'ları kullanılır:

kısıtlamalar altında, örneğin,

İşlevsel kayıtta q = 1, 2; S(x ben) - eğri; r ben- enterpolasyon düğümünün ağırlık katsayısı; F 0 (x ben) İlk yaklaşım fonksiyonudur.

Kısıtlamalar çok farklı olabilir ve yol güzergahı durumunda bunlar: izin verilen yarıçap üzerindeki kısıtlamalar, plandaki yolun yönü ve uzunlamasına profildeki eğim, vb. Bu durumda, üçüncü derece kamalar için, sözde noktalara "sınır koşulları" eklenmelidir x 0 = a,x n =B spline yapısının benzersizliğini sağlamak. Örneğin bunlar, öngörülen rota bölümünün belirli bir başlangıç ​​ve son yönünün koşulları olabilir. S¢ (x bir), S¢ (x b).

Ortak koşulların (2.8) - (2.10) yazılması biçiminden bunun bir koşullu optimizasyon problemi olduğu sonucu çıkar.

Koşul (2.9), belirtilen algoritmaya göre belirtilen varyasyon koridorundaki enterpolasyon düğümlerini kaydırmanıza izin verir. Yinelemeli optimizasyon sürecinin tamamlanması, koşul (2.10)'ın yerine getirilmesiyle belirtilir ve her bir sonraki yinelemeli adımda, düğümlerden herhangi birinin kaymasının değeri aşmadığı anlamına gelir. NS.

(2.9) durumunda ise eben= 0, sonra tekrar interpolasyon spline kavramına geliyoruz. Buradan enterpolasyon spline'larının sadece düzleştirme spline'larının özel bir durumu olduğu açıkça ortaya çıkıyor.

Yalnızca cebirsel polinomlar biçiminde ve tüm çeşitlilikten yalnızca 1. ve 3. derecelerde daha ayrıntılı değerlendirme için düzleştirme eğrilerinin seçimi, bunların bilgisayar uygulamasındaki en basit eğriler olması ve aynı zamanda sahip oldukları gerçeğinden kaynaklanmaktadır. ana hatlar izini ve onun diferansiyel analizini tanımlamak için yeterli yaklaşık özellikler. 1. derece eğriler durumunda, bu analiz (1. ve 2. türevler) ayrılmış farklar şeklinde ve 3. derece eğriler için - fonksiyonun doğrudan farklılaşmasıyla gerçekleştirilebilir.

İşlevsel (2.8), yeniden inşaları sırasında, öngörülen rotanın mevcut olandan minimum sapma elde edilmesini ve aynı anda uzunlamasına profilde eğim ve eğriliği ve eğriliği ve oranı sağlamayı içeren yolların izlenmesi görevini iyi simüle eder. Bu yol kategorisi için SNiP gereksinimlerine göre plandaki eğrilik artışı. Minimum sapma, ikinci terim sayesinde elde edilir ve eğrilik ve eğim koşulları, fonksiyonel (2.8) birinci terim nedeniyle elde edilir.

İki terimin ortak minimizasyonu ile aralarındaki oran ağırlık katsayıları ile düzenlenir. r belirli bir şekilde normalleştirilmesi gereken i.

Artan karmaşıklık sırasına göre fonksiyonel (2.8) optimizasyon yeteneklerini göz önünde bulundurun.

Fonksiyonun ikinci terimi

en küçük kareler yöntemi olarak bilinir ve bir fonksiyondur n+ 1. değişken S(x ben), ben = 0, 1,…, n... Bu durumda, ikincisinin minimizasyonu, her bir değişkene göre bağımsız olarak bireysel terimlerin minimizasyonuna ayrışır.

Birinci dereceden spline'lar durumunda, fonksiyonel (2.8)'in ilk terimi şu şekilde yazılacaktır:

.(2.12)

Eğrinin yay uzunluğu fonksiyonelinin doğrusal bir yaklaşımını düşünün

(burada | S`(x) | bir kaç). Açıktır ki, fonksiyoneli (2.13) minimize etme probleminin çözümü, minimum uzunlukta bir eleman bulma lineerize probleminin çözümü ile örtüşmektedir. Ortaya çıkan çözüme genellikle dışbükey bir kümede spline denir.

Bu durumda bölünmüş farkla çakışan spline'ın birinci türevinin yerine konduktan sonra,

(2.14)

nerede Selam= x ben +1 –x ben.

Değişkene göre ayırt et S(x ben) ve bu bilinmeyeni içeren denklemin iki ardışık terimini ekleyin:

Ortaya çıkan toplamı sıfıra eşitlemek ve bilinmeyeni ifade etmek S(x ben), alırız

Burada "=" işareti atama operatörünü temsil eder. Enterpolasyon adımını tek tip alırsak, yani, ben =const, o zaman grafik yorumlamadaki optimizasyon süreci (adım adım yinelemeler) oldukça anlaşılır olacaktır (Şekil 3. 10).

Yinelemeli sürecin hızlı yakınsaması, uzunlamasına profilin tasarım hattı için tasarım çözümlerinin ön geliştirmesi için bu yöntemi önermeyi mümkün kılar. Bu durumda, proje hattının eğrilik yarıçapı ve eğimi, birinci ve ikinci alt bölümler çizilerek kontrol edilebilir.

Pirinç. 2.5. Doğrusal spline yumuşatmanın grafiksel yorumu

(2.12) ve (2.14) fonksiyonlarının toplamının ortak bir değerlendirmesi bize optimizasyon için özyinelemeli bir formül verir:

Buradaki yinelemeli sürecin yakınsaması, formül (2.17) ile karşılaştırıldığında daha düşüktür ve esas olarak değere bağlıdır. r ben... Ağırlık katsayısı r ben bireysel noktalarda (düğümlerde) yineleme sürecini yavaşlatmanıza veya hızlandırmanıza izin verir ve örneğin bir proje hattı için, bir bölümde bir alt zemin (yol çalışması) inşa etmenin hacmini veya maliyetini hesaplama aracı olarak hizmet edebilir birim uzunlukta.

Kübik spline'lara uygulanan ilk fonksiyonel (2.8) terimini düşünün:

Benzer şekilde, bir dışbükey kümedeki spline probleminin çözümü (doğrusallaştırılmış bir düzenlemede) kısıtlamalar koridorunda elastik bir çubuğun işgal ettiği konumu tanımlar. İkinci türevi ikinci bölünmüş farkla değiştirirken, bu işlevsel şu şekilde olacaktır:

nerede S¢ (x bir), S¢ (x b) Bir kübik spline için olası sınır koşullarından biridir. Proje çizgisine göre bu, başlangıçtaki eğimdir ( x bir) ve son ( x b) öngörülen yol bölümünün noktaları.

Denklemlerin türevlenmesi ve toplanması, bize özel literatürde ayrıntılı olarak verilen karşılık gelen yineleme formüllerini verecektir.

Plandaki yol eğrilerinin klasik şemaya göre "klotoid - dairesel eğri - klotoid" tasarımı teorik açıdan yeterince doğrulanmıştır, ancak pratikte böyle bir şemanın birçok kusuru ve sakıncası vardır. Özlerine girmeden, bir dereceye kadar klasik şemayı (bileşik eğri) tek başına simüle edebilen herhangi bir işlevi uygularsak, o zaman algoritmalaştırmanın uygunluğu ve "mühendis-bilgisayar" organizasyonu açısından not ediyoruz. diyalog, bu verimli bir şekilde yeterli olacaktır.

Bezier eğrileri. 1970 yılında. Pierre Bézier (Fransız matematikçi), parametrik kübik polinomun bileşenlerini, fiziksel anlamları çok net ve "teğetsel izleme" ilkesine göre yol tasarlama amacı da dahil olmak üzere birçok uygulamalı problemi çözmek için çok uygun olacak şekilde seçti. .

Kübik polinom için Bezier formülü ( n= 3) aşağıdaki forma sahiptir.

İzin vermek ri = , ben= 0, 1, 2, 3, sonra 0 için ≤ t ≤ 1:

veya matris formunda:

Matris m kübik Bezier eğrisinin temel matrisi olarak adlandırılır.

Bézier eğrisi noktalardan geçer r 0 ve r 3, noktada bir teğet vardır r 0 uzağa yönlendirilmiş r 0 ila r 1 ve noktadaki teğet r 3 tarafından yönlendirilen r 2 ila r 3 .

doğrudan r 0 r 1 , r 1 r 2 ve r 2 r 3, Bezier eğrisinin ana hatlarını önceden belirleyen, karakteristik (tanımlayıcı) çoklu çizgi adı verilen bir şekil oluşturur (Şekil 2.6).

Bir eğri çizmek için noktaları ayarlayın r 0 ve r 3 eğrinin içinden geçmesi gereken noktalar, daha sonra bu eğriye istenen teğetler üzerinde r 0 ve r 3 ayar noktası r 1 ve r 2. Segmentlerin uzunluklarını değiştirme r 0 r 1 ve r 2 r 3 eğrinin şeklini değiştirerek istenen şekli verir.

Pirinç. 2.6. Kübik Bezier Eğri Segmenti

Yatay eğriler tasarlanırken kontrol edilebilen ana miktar eğrilik yarıçapıdır. Eğrinin her noktasında eğrilik yarıçapını hesaplamak için noktanın yarıçap vektörünün birinci ve ikinci türevlerinin değerlerini bilmek gerekir. Kübik bir Bezier eğrisi için birinci ve ikinci türevler aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır:

Daha sonra eğrilik (eğrilik yarıçapının tersi) aşağıdaki formülle hesaplanır:

3. dereceden (kübik) Bezier eğrisine ek olarak, yol izleme için 2., 4. ve 5. dereceden Bezier eğrilerini de kullanabilirsiniz. Bu eğriler için yarıçap vektörlerini (ve türevlerini) hesaplamak için ilgili formüller aşağıda verilmiştir.

2. dereceden Bezier eğrisi:

4. dereceden Bezier eğrisi:

5. sıra Bezier eğrisi:

Elementer Bezier eğrileri γ (1), γ (2), ..., γ ( ben) bunun için eğrinin bitiş noktası γ ( ben) , ben= 1, 2,…, ben - 1, γ eğrisinin başlangıç ​​noktası ile çakışır ( ben+1), bileşik bir Bezier eğrisi elde edersiniz. Eğer her eğri γ ( ben) formun parametrik bir denklemi ile verilir

r = r (ben) (T), 0 ≤ T≤ 1,

sonra bu koşul aşağıdaki gibi yazılır:

r (ben) (1) = r (ben +1) (0), ben= 1, 2,…, ben–1.

Özellikle, bir dizi nokta tarafından tanımlanan bir bileşik Bezier eğrisine teğet için P 0 , P 1 , …, P m , bu eğri boyunca sürekli değişti, köşelerin üçlülerinin olması gerekir. P 3 ben -1 , P 3 ben, P 3 ben +1 (ben≥ 1) eşdoğrusaldı, yani eşdoğrusaldı (bkz. Şekil 2.7).

Pirinç. 2.7. Kompozit Kübik Bezier Eğrisi

Mekansal Bézier eğrileri. Yukarıda, Bezier eğrileri hakkında akıl yürütürken, ray kontrol noktalarının düz konumunu anladık ve buna göre sadece düz eğrilerin temsilini düşündük. Genel durumda, karakteristik Bezier çoklu çizgisinin referans noktaları, üç boyutlu uzayın noktaları tarafından verilir. ben(x ben, ben, ben), ben= 0, 1 ,…, m.

Daha sonra derecenin uzaysal Bezier eğrisi m aşağıdaki forma sahip bir denklem ile belirlenir:

Bernstein polinomları nerede.

Mekansal Bezier eğrisini tanımlayan parametrik denklemlerin matris gösterimi aşağıdaki gibidir:

0≤ T ≤ 1,

Mekansal yol izlemenin daha ayrıntılı bir sunumu Ch'de verilmiştir. 5.

Metodolojik destek - CAD'nin işleyişine katkıda bulunan bir dizi öğretim materyali.

Profesyonel CAD sistemleri, kural olarak, " şeklinde metodolojik desteğe sahiptir. Başvuru Kılavuzları"kağıt biçiminde. Bu tür sistemlerin ana menüsü, ana tasarım prosedürlerinin bir açıklamasını sağlayan bir Yardım (Yardım) bölümünü de içerir.

CAD işlemi sürecinde, tüm sistem araçları setine dayanan tasarım çözümlerinin rasyonel geliştirilmesinde deneyim biriktirilir. Bu deneyim, kural olarak, "Pratik kılavuzlar (kılavuzlar)" şeklinde sunulur ve mühendislik çalışmalarının verimliliğini ve kalitesini artırmaya katkıda bulunur.

2.3. Bilgi ve organizasyon desteği

Bilgi Desteği Tasarım amaçlı bir bilgi tabanı oluşturmak için bir dizi araç ve yöntem.

Bölüm bilgi desteği içerir: devlet standartları(GOST), bina kodları (SN), bina yönetmelikleri ve yönetmelikleri (SNiP), departman bina kodları (VSN), otoyol yapıları ve elemanları için standart tasarım çözümleri. Yukarıdaki normatif ve bilgilendirici materyallerin tümü, kağıt biçiminde veya elektronik muadilleri biçiminde bulunur.

Bilgi desteğinin diğer bir kısmı sadece elektronik biçimde mevcuttur ve CAD sisteminin ayrılmaz bir parçasıdır. Bunlar geleneksel sembol kütüphaneleridir (bkz. Şekil 2.8), sınıflandırıcılar ve kodlar, grafik algoritmaların bir parçası olarak tipik elemanların şablonlarıdır.

Pirinç. 2.8. Bir topografik plan için kütüphane sembolü

Tasarım sürecinde bölgesel nitelikteki bilgiler de kullanılır. Meteorolojik ve ekolojik nitelikteki bilgileri, bölgenin kabartma ve jeolojik yapısına ilişkin verileri, toprak ve taş malzeme ocaklarının konumu hakkında bilgileri vb. içerir.

Başka bir sınıflandırmaya göre bilgi girdi, ara ve çıktı olarak ayrılabilir. Girdi - bir tasarım kararı vermek için gereken bir dizi başlangıç ​​verisi. Orta - bazı problemleri çözmenin bir sonucu olarak daha önce elde edilir ve diğerlerini çözmek için kullanılır, ancak problem çözmenin nihai sonuçları değildir. Çıktı - problemlerin çözülmesi sonucunda elde edilen ve tasarımda doğrudan kullanıma yöneliktir.

Kurumsal destek CAD sisteminin verimliliğini artırmayı amaçlayan bir dizi organizasyonel ve teknik önlemdir. Bunlar şunları içerir: tasarım organizasyonunun, departmanlarının ve bölümlerinin organizasyon yapısının değiştirilmesi; departmanlar arasında fonksiyonların yeniden dağılımı; tasarım teknolojisindeki değişiklikler ve araştırma çalışmaları ve personel kadrosu, CAD alanında tasarımcıların ileri eğitimi, uluslararası ISO 9001: 2000 standartlarına dayalı tasarım ürünleri için kalite yönetim sistemlerinin organizasyonu ve işleyişi.

• Geri
• İleri

tasarım prosedürleri ilgili yazılımın mevcut olduğu;

tasarımcılar ve bilgisayarlar arasındaki etkileşim, etkileşimli bir çalışma modu için destek;

ortak bir proje üzerinde çalışan ekip üyeleri arasındaki etkileşim.

CAD'de yeterli performans ve bellek kapasitesine sahip bilgisayarlar ve sistemler varsa bu gereksinimlerden ilki karşılanır.

İkinci gereklilik, kullanıcı arayüzü ile ilgilidir ve CAD sistemine uygun veri giriş/çıkış araçları ve her şeyden önce grafik bilgi alışverişi için cihazlar dahil edilerek yerine getirilir.

Üçüncü gereklilik, CAD donanımının bir bilgisayar ağına entegrasyonunu şart koşar.

Sonuç olarak, TO CAD'in genel yapısı, birbirine bağlı bir düğümler ağıdır. veri iletim ortamı(şekil 5.1). Düğümler (veri istasyonları), genellikle otomatik iş istasyonları (AWP), veya iş istasyonları (WS - İş İstasyonu); ayrıca büyük bilgisayarlar (ana bilgisayarlar), bireysel çevre birimleri ve ölçüm cihazları da olabilirler.

AWP'de, tasarımcının bilgisayarla arayüzü için araçların bulunması gerekir. Bilgi işlem gücü ile ilgili olarak, bilgisayar ağının çeşitli düğümleri arasında dağıtılabilir.

Veri iletim ortamı iletişim hatları ve anahtarlama ekipmanından oluşan veri iletim kanalları ile temsil edilir.

Her düğüm ayırt edilebilir veri terminal ekipmanı (DTE) bazı tasarım çalışmaları yapmak ve veri kanalı sonlandırma ekipmanı (DCE) ile OOD'nin iletişimine yöneliktir. veri iletim ortamı... Örneğin, bir OOD olarak düşünülebilir Kişisel bilgisayar ve DCE bilgisayara takılı bir ağ kartıdır.

Veri iletim kanalı- bir DCE ve bir iletişim hattı dahil olmak üzere iki yönlü veri alışverişi aracı. iletişim hattı fiziksel ortamın sinyalleri belirli bir yönde yaymak için kullanılan kısmına atıfta bulunur; iletişim hatlarına örnek olarak koaksiyel kablo, bükülü tel çifti, fiber optik iletişim hattı (FOCL) verilebilir.

Bir kanal kavramı ( iletişim kanalı), tek yönlü veri iletimi aracı olarak anlaşılmaktadır. Bir iletişim kanalının bir örneği, radyo iletişiminde bir vericiye tahsis edilen bir frekans bandı olabilir.

Pirinç. 5.1.

Belirli bir hatta, her biri kendi bilgisini taşıyan birkaç iletişim kanalı oluşturulabilir. Hattın birkaç kanal arasında bölündüğü söyleniyor.

5.2. Ağ türleri

Bir veri hattını bölmek için iki yöntem vardır: zaman bölmeli çoğullama(aksi halde - zaman bölümü, veya TDM - Zaman Bölmeli Yöntemi), her kanala belirli bir zaman diliminin tahsis edildiği ve frekans bölümü (FDM - Frekans Bölme Metodu), belirli bir frekans bandının kanala tahsis edildiği.

CAD küçük tasarım organizasyonları, birbirinden küçük mesafelerde (örneğin, bir veya birkaç komşu odada) bulunan birkaç düzineden fazla bilgisayarı numaralandırmadan, bilgisayarları birbirine bağlayan ağ yereldir. Yerel Alan Ağı (LAN), veya LAN (Yerel Alan Ağı), tüm ağ düğümlerinin bağlı olduğu bir iletişim hattına sahiptir. Bu durumda düğümlerin bağlantılarının topolojisi (Şekil 5.2) bus, ring, star olabilir. LAN'daki hattın uzunluğu ve bağlı düğümlerin sayısı sınırlıdır.

Pirinç. 5.2.

Daha büyük ölçekli tasarım organizasyonlarında, ağ, farklı tasarım ve yönetim departmanlarına ait olan ve bir veya birkaç binanın tesislerinde bulunan onlarca, yüzlerce veya daha fazla bilgisayarı içerir. Bu ağ denir Kurumsal... Yapısında, adı verilen bir dizi LAN ayırt edilebilir. alt ağlar, ve birbirleriyle LAN iletişim araçları. Bu araçlar, anahtar sunucularını (alt ağ iletişim birimleri) içerir. Anahtarlama sunucuları, alt bölümlerin LAN'ından ayrılan veri iletim kanalları ile birleştirilirse, yeni bir alt ağ oluştururlar. destekleyici(veya ulaşım) ve tüm ağın hiyerarşik bir yapının parçası olduğu ortaya çıkıyor.

Tasarım organizasyonunun binaları birbirinden önemli mesafelerde uzaktaysa (farklı şehirlerdeki konumlarına kadar), o zaman Şirket ağıölçekte olur geniş alan ağı (WAN)... V bölgesel ağ ayırmak gövdeönemli uzunlukta olan veri iletim kanalları (omurga) ve veri iletim kanalları bir LAN'ı (veya bireysel bir bina veya kampüsün LAN koleksiyonunu) omurga ağına bağlama ve çağrılan abone hattı veya bağlantı yoluyla "son mil".

Tipik olarak, tahsis edilmiş bir omurga ağının oluşturulması, yani tek bir organizasyona hizmet eden bir ağ, o organizasyon için çok pahalıdır. Bu nedenle, genellikle hizmetlere başvururlar. Sağlayıcı, yani birçok kullanıcıya telekomünikasyon hizmetleri sağlayan bir firma. Bu durumda, kurumsal ağ içinde, önemli mesafeler üzerinden iletişim gerçekleştirilir. kamu omurgası... Böyle bir şebeke olarak, örneğin bir şehir veya şehirlerarası telefon şebekesini veya bölgesel bir şebekeyi kullanabilirsiniz. veri ağları... Bu ağlara şu anda en yaygın erişim şekli, küresel bilgisayar ağı İnternetine erişimdir.

Birçok kurumsal ağ için, İnternet'e erişim yeteneği, yalnızca kendi kuruluşlarının uzak çalışanlarının birbirine bağlanmasını sağlamak için değil, aynı zamanda diğer bilgi hizmetlerini almak için de arzu edilir. CALS teknolojileri temelinde çalışan sanal işletmelerin geliştirilmesi, kural olarak, İnternet üzerinden bölgesel ağlar aracılığıyla bilgi alışverişini zorunlu olarak gerektirir. Ancak, kamu ağlarının kullanımının bilgi güvenliğini sağlama görevini önemli ölçüde karmaşık hale getirdiğine dikkat edilmelidir.

Büyük bir organizasyon için TO CAD'in yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. 5.3. Burada gösterilen, mimari olarak adlandırılan büyük kurumsal CAD ağlarının tipik yapısıdır. müşteri sunucusu... ağlarda " müşteri sunucusu" olarak adlandırılan bir veya daha fazla düğüm tahsis edilir. sunucular ağdaki birçok kullanıcı için ortak olan kontrol veya tasarım işlevlerini gerçekleştiren ve geri kalan düğümler (çalışma yerleri) terminaldir - bunlara istemci denir, kullanıcılar bunlarda çalışır. Genel olarak sunucu, belirli işlevleri gerçekleştirmeye odaklanan bir dizi yazılım aracı olarak adlandırılır.... Ancak bu araçlar bilgisayar ağının belirli bir düğümüne odaklanmışsa, "sunucu" kavramı özellikle ağın düğümünü ifade eder.

Müşteri- eşler arası ağlar küçük ölçekli CAD sistemlerinde baskın dağılım buldu.

Anahtarlama yöntemlerine göre ağlar ile ayırt edilirler. kanal değiştirme ve paket değiştirme... İlk durumda, ağın A ve B düğümleri arasında veri alışverişi yaparken, A ve B arasında, iletişim oturumu sırasında yalnızca bu aboneler tarafından kullanılan fiziksel bir bağlantı oluşturulur. Devre anahtarlamalı bir ağa bir örnek, telefon ağı... Burada bilgi hızlı bir şekilde iletilir, ancak veri alışverişi sırasında uzun duraklamalar olabileceğinden ve kanal "boşta" olduğundan iletişim kanalları etkisiz kullanılır. Paketleri değiştirirken, iletişim oturumunun her anında aboneleri birbirine bağlayan fiziksel bir bağlantı A ve V, oluşturulmaz. Mesajlar denilen parçalara bölünür. paketlerde geniş bir ağda iletilen A'dan B'ye veya içinde olası arabelleğe alma (geçici depolama) bulunan ara düğümler aracılığıyla. Bu nedenle, herhangi bir satır birçok mesajla ayrılabilir, dönüşümlü olarak farklı mesaj paketlerini belirtilen duraklamaların maksimum doldurulması ile geçirebilir.