45.Вычислительные сети сапр
Локальную вычислительную сеть (ЛВС) объединяют в единую информационную систему АРМ, ЭВМ, графопостроителями, терминальными станциями и другой специализированной аппаратурой. ЛВС имеют открытую архитектуру, обеспечивающую возможность подключения к сети любых других ЛВС. Основное достоинство – низкая стоимость системы передачи данных. ЛВС САПР обеспечивают:
1) использование режимов пакетной и диалоговой обработки, разделения времени, виртуальной памяти;
2) экономичную обработку информации по принципу «наиболее важные процессы САПР выполняются КТС с высокой производительностью, меньше всего на дешевых ЭВМ»;
3) высокую надежность и достоверность функционирования, высокую производительность;
4) применение разнообразного проблемно-ориентированного ПО, централизованных и локальных БД;
5) работу с АРМ различного назначения;
6) централизованную и децентрализованную обработку информации.
Использование ЛВС позволяет создать САПР нового поколения, объединяющие контрольно-измерительные комплексы и места сбора информации с АРМ конструкторов, механиков и т.д. Основное назначение ЛВС – распределение ресурсов ЭВМ (программ, периферийных устройств, терминалов, памяти) для эффективного решения задач САПР. ЛВС должна иметь надежную, быструю и дешевую систему передачи данных (СПД). Для достижения этого ЛВС выполняется на основе следующих принципов.
1. 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 информации и др.). Все процедуры управления и соответствующие им протоколы едины для всей сети и не зависят ни от типа ЭВМ, ни от происходящих в них процессов.
2. 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, обеспечивающие возможность работы либо в параллельном, либо в последовательном коде.
Структура передающей среды реализована с применением либо моноканала, либо многопроводной связи. Более дешевой является структура с моноканалами, так как снижаются издержки на эксплуатацию и прокладку соединений. Моноканалами являются физическая среда, аппаратные и программные средства, предназначенные для параллельной передачи одновременно всем абонентским системам. Моноканал предназначен для коллективного использования большим числом абонентских систем (с высокой пропускной способностью передачи информации). Физическая среда моноканала реализуется посредством волоконно-оптических линий связи, коаксиальных или плоских кабелей, скрученных пар проводов и т.д.
3. Принцип единого метода управления. Протоколы ЛВС применяют 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 вычислительной машиной. В децентрализованных формах управления, допускающих одинаковый приоритет всех станций, подключаемых к моноканалу, применяют многоступенчатые тракты защиты от конфликтов, учитывающие 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 СПД.
4. Принцип информационной и программной совместимости предусматривает совместимость операционных систем, программ и систем управления базами данных, рассредоточенных в рамках ЛВС (возможность адаптации процессов к пересылаемой информации и применения единых систем кодирования и контроля информации).
5. Принцип гибкой модульной организации предусматривает проектирование СПД ЛВС на основе набора гибких конструктивно законченных модулей. ЛВС классифицируются (рис. 1.28):
— по топологическим признакам – иерархической, кольцевой и звездообразной конфигурации, конфигурации типа «общая шина»;
— по методам управления ресурсами СПД, т.е. 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 наборами компонентов 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 (применение в станциях однотипного оборудования) и гетерогенные (подключение любых абонентских комплексов) ЛВС.
Рис. 1.28. Классификация ЛВС
Анализируя способы реализации технического обеспечения САПР на базе стандартных многоуровневых структур вычислительных систем коллективного пользования и на базе ЛВС, можно сделать следующие выводы. Сетевая архитектура по сравнению со стандартной многоуровневой имеет ряд преимуществ:
1) возможность взаимодействия с одного и того же терминала с ресурсами всех рабочих и терминальных машин ЛВС;
2) обеспечение высокой надежности обработки путем замены вышедшей из строя рабочей машины резервной;
3) 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.
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.