Вычислительные сети САПР
Для современного этапа развития средств вычислительной техники характерно использование сравнительно дешевых мини-, микро-, персональных ЭВМ, обладающих достаточно большими вычислительными возможностями. Поэтому естественен переход к распределенным системам обработки информации на базе многопроцессорных и многомашинных вычислительным сетям (ММВС), а также сетей ЭВМ.
Многопроцессорные и многомашинные ВС позволяют получить высокую производительность и используются в САПР как мощные ЦВК. Их применение целесообразно при необходимости интенсивного обмена большими массивами данных. Поскольку при объединении ЭВМ в единую ММВС применяют стандартные интерфейсы ЭВМ, расстояния между ЭВМ должно быть не более 100 м. Однако с позиции труда инженера более эффективно приближение технических средств связи с ЭВМ непосредственно к рабочему месту инженера, что и обуславливает популярность персональных ЭВМ и ИРС.
Если же при размещении КТС САПР в помещениях проектной организации расстояния между ЭВМ превышают допустимые для ММВС или интенсивность обмена данными между отдельными ЭВМ невысока, но сами обмены данными необходимы, то организуются вычислительные сети с соответствующими аппаратными и программными средствами.
Территориальное разнесение отдельных ЭВМ и комплексов САПР вызывает необходимость включения в состав технических средств аппаратуры сопряжения, передачи данных и телеобработки. При этом технические средства крупных САПР структурно объединяются в вычислительные сети. Преимущества организации вычислительных сетей САПР заключаются в следующем:
1. Пользователи, работающие на аппаратуре в конкретном подразделении предприятия, получают доступ к базам данных и программным средствам, которые имеются в других территориально разнесенных узлах вычислительной сети. Это расширяет функциональные возможности САПР.
2. Появляется возможность оптимального распределения нагрузки между различными ЭВМ, а также возможность предоставления конкретному пользователю в случае необходимости значительных вычислительных ресурсов.
Повышается надежность функционирования технических средств САПР.
Под вычислительной сетью (сетью ЭВМ) понимают объединение достаточно большого числа независимых ВС, удаленных друг от друга на расстояния от нескольких сотен метров до нескольких тысяч километров и связанных специальным каналом передачи данных, с целью коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов. Наиболее перспективны в смысле использования в САПР локальные вычислительные сети с расстояниями между отдельными ЭВМ (узлами сети), не превышающими 2.5. 3.0 км. Глобальные вычислительные сети, объединяющие ЭВМ в пределах больших географических регионов и располагающие значительными вычислительными мощностями (напр., сеть АГРА), при создании их в рамках министерств или отраслей смогут найти применение в САПР как мощные ЦВК САПР отдельных предприятий и как объединение ЦВК группы родственных проектных организаций.
Главные достоинства локальных вычислительных сетей, обусловившие большой интерес к ним в последнее время: простота, повышенная надежность и живучесть, сравнительно низкая стоимость при повышенной производительности распределенной обработки данных, достаточно высокая скорость передачи данных, возможность расширения сети при незначительном увеличении комплекса технических средств; недостатки — сложность разработки программного обеспечения, трудности тестирования и диагностики отказов сети.
Система межмашинных взаимодействий в вычислительных сетях обычно представляется в виде совокупности иерархических уровней или функциональных слоев. На каждом из уровней решаются свои функциональные задачи и используются возможности находящихся ниже по иерархии уровней через соответствующий межуровневый интерфейс без учета особенностей внутреннего функционирования всех предшествующих уровней. Совокупность правил взаимодействия компонентов сети на определенном уровне называется протоколом уровня сети ЭВМ. На протоколы вычислительных сетей и межуровневый интерфейс разработаны стандарты. Пользователям в этой иерархии уровней доступны системные услуги только верхнего уровня. С позиции технической реализации наибольший интерес представляют нижние уровни, где определяются механические, электрические и информационные характеристики организации связи между ЭВМ, для надежной передачи информации между ЭВМ по единственному каналу передачи данных (совокупность физического канала связи и аппаратуры передачи данных). Канал передачи данных обычно наиболее дорогостоящая часть сети ЭВМ. Канал связи может содержать одну или несколько линий связи в зависимости от способа передачи данных (последовательный или параллельный).
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
6.3. Вычислительные сети сапр
Эволюция развития комплекса технических средств САПР характеризуется созданием территориально рассредоточенных многомашинных систем сбора, хранения и обработки информации, реализованных в виде вычислительных сетей. Последние, рассредоточенные на небольших территориях предприятий и объединяющие в единую информационную систему автоматизированные рабочие места пользователей, ЭВМ и микро-ЭВМ, графопостроители, терминальные станции и другую специализированную аппаратуру, называют локальными вычислительными сетями (ЛВС). Локальные ВС имеют открытую архитектуру, обеспечивающую возможность подключения к сети любых других ЛВС, в том числе и крупных сетей ЭВМ. Основное достоинство ЛВС — низкая стоимость системы передачи данных.
Локальные вычислительные сети САПР должны обеспечивать: использование режимов пакетной и диалоговой обработки, разделения времени, виртуальной памяти; экономичную обработку информации по принципу «наиболее важные процессы САПРвыполняются техническими средствами с развитым программным обеспечением и высокой производительностью, наименее ответственные — на дешевых мини- и микро-ЭВМ»; высокую надежность и достоверность функционирования, высокуюпроизводительность; применение разнообразного проблемно-ориентированного ПО, централизованных и локальных БД с необходимым объемом памяти; работу с автоматизированными рабочими местами различного назначения и с другим специализированным оборудованием; централизованную и децентрализованную обработку информации.
Использование ЛВС позволяет создать САПР нового поколения, объединяющие контрольно-измерительные комплексы и места сбора информации с автоматизированными рабочими местами схемотехников, конструкторов, механиков и т. д.
Основное назначение ЛВС — распределение ресурсов ЭВМ (программ, совокупности периферийных устройств, терминалов, памяти) для эффективного решения задач автоматизированного проектирования. Локальные ВС должны иметь надежную, быструю и дешевую систему передачи данных (СПД), а стоимость передачи единицы информации должна быть значительно ниже стоимости обработки единицы информации. Для достижения этого ЛВС как система распределенных ресурсов должна выполняться на основе следующих принципов.
Принцип единых протоколов. Протоколы межмашинной связи в ЛВС предназначены для организации обмена информацией между компонентами сети. Протоколы сети определяют форму сообщения или пакета сообщений (длину, заголовок, знак окончания, дополнительную информацию для повышения достоверности передачи и др.). Все процедуры управления и соответствующие им протоколы едины для всей сети и не зависят ни от типа ЭВМ, подключенных к сети, ни от происходящих в них процессов.
Принцип единой передающей среды. При построении СПД для ЛВС используют активную или пассивную структуру передающей среды.
Активная структура выполняется на основе распределенных усилителей и преобразователей, обеспечивающих передачу информации в параллельном и последовательном кодах. Пассивная структура выполняется на основе пассивного носителя — коаксиального либо плоского кабеля. Она использует преобразователи-усилители одного типа. Это обеспечивает возможность работы либо в параллельном, либо в последовательном коде.
Структура передающей среды может быть реализована с применением либо моноканала, либо многопроводной связи. Более дешевой (для ЛВС — более предпочтительной) является структура с моноканалами, поскольку существенно снижаются издержки на эксплуатацию и прокладку соединений. Моноканалами являются физическая среда, аппаратные и, возможно, программные средства, предназначенные для параллельной передачи одновременно (с точностью до времени распространения сигнала) всем абонентским системам. Моноканал предназначен для коллективного использования большим числом абонентских систем, поэтому должен обладать высокой пропускной способностью передачи информации.
Физическая среда моноканала реализуется посредством волоконнооптических линий связи, коаксиальных или плоских кабелей, скрученных пар проводов и т. д.
Принцип единого метода управления. Протоколы ЛВС могут применять централизованные и децентрализованные формы управления одноузловой структурой моноканала. Принцип единого метода управления проявляется в выборе одной из этих форм, обеспечивающей достаточную надежность работы СПД и максимальную загрузку каналов связи. При этом для определения метода управления следует учитывать структуру соединений, их длину, число абонентов и сложность обработки информации с помощью ресурсов ЛВС.
Для централизованных форм управления характерны обилие служебной информации и приоритетность подключаемых к моноканалу станций. Защита от конфликтов в моноканале реализуется центральной управляющей машиной.
В децентрализованных формах управления, которые допускают одинаковый приоритет всех станций, подключаемых к моноканалу, применяют многоступенчатые тракты защиты от конфликтов. Они учитывают противоречивые требования надежности и максимальной загрузки моноканала.
При использовании в ЛВС нескольких методов управления средой передачи данных существенно увеличивается сложность схемных решений контроллеров, с помощью которых станции ЛВС подключаются к среде передачи данных.
Принцип информационной и программной совместимости предусматривает совместимость операционных систем, программ и систем управления базами данных (СУБД), рассредоточенных в рамках ЛВС.
Особенность этого принципа — возможность адаптации процессов к видам пересылаемой информации и применение единых систем кодирования и контроля информации.
Принцип гибкой модульной организации предусматривает проектирование СПД ЛВС на основе набора гибких конструктивно законченных модулей.
Локальные вычислительные сети классифицируют:
- по топологическим признакам: иерархической, кольцевой и звездообразной конфигурации, конфигурации типа «общая шина»;
- по методам управления ресурсами среды передачи данных: с детерминированным и случайным доступом к моноканалу;
- по программному обеспечению: с единой операционной поддержкой и едиными методами теледоступа, ориентированными на конкретную ЛВС и ЛВС с различными наборами тех и других компонентов операционной поддержки;
- по методу передачи данных: сети с коммутацией каналов, с коммутацией сообщений и коммутацией пакетов, причем в современных ЛВС характерно использование коммутации пакетов;
- по техническому обеспечению: гомогенные и гетерогенные ЛВС.
- возможность взаимодействия с одного и того же терминала с ресурсами всех рабочих и терминальных машин ЛВС;
- обеспечение высокой надежности обработки путем замены вышедшей из строя рабочей машины — резервной;
- повышение эффективности функционирования ЭВМ за счет их специализации на выполнение определенных функций хранения и управления данными, геометрического моделирования, подготовки управляющей информации для программного управляемого оборудования и т. д.