Вычислительные системы в САПР

В зависимости от назначения существуют АРМ конструктора, АРМ технолога, АРМ руководителя проекта и т. п. Они могут различаться составом периферийных устройств, характеристиками ЭВМ.

Специально выпускаемые ЭВМ как серверы высокой производительности обычно имеют структуру симметричной многопроцессорной вычислительной системы. В них системная память разделяется всеми процессорами, каждый процессор может иметь свою сверхоперативную память сравнительно небольшой емкости, число процессоров невелико (единицы, редко более десяти). Например, сервер Enterprise 250 (Sun Microsystems) имеет один-два процессора, его цена в зависимости от комплектации колеблется в диапазоне 24... 56 тыс. долл., а сервер Enterprise 450 с четырьмя процессорами стоит от 82 до 95 тыс. долл.

Периферийные устройства

Для ввода графической информации с имеющихся документов в САПР используют дигитайзеры и сканеры.

Дигитайзер применяют для ручного ввода. Он имеет вид кульмана, по его электронной доске перемещается курсор, на котором расположены визир и кнопочная панель. Курсор имеет электромагнитную связь с сеткой проводников в электронной доске. При нажатии кнопки в некоторой позиции курсора происходит занесение в память информации о координатах этой позиции. Таким образом может осуществляться ручная «сколка» чертежей.

Для автоматического ввода информации с имеющихся текстовых или графических документов используют сканеры планшетного или протяжного типа. Способ считывания оптический. В сканирующей головке размещаются оптоволоконные самофокусирующиеся линзы и фотоэлементы. Разрешающая способность в разных моделях составляет от 300 до 800 точек на дюйм (этот параметр часто обозначают dpi). Считанная информация имеет растровую форму, программное обеспечение сканера представляет ее в одном из стандартных форматов, например TIFF, GIF, PCX, JPEG, и для дальнейшей обработки может выполнить векторизацию — перевод графической информации в векторную форму, например в формат DXF.

Для вывода информации применяют принтеры и плоттеры. Первые из них ориентированы на получение документов малого формата (A3, А4), вторые — на вывод графической информации на широкоформатные носители.

Методы доступа в локальных вычислительных сетях

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов

Доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к сети — это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.

Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК). Англоязычное название метода — Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMAI CD). Этот метод основан на контроле наличия электрических колебаний (несущей) в линии передачи данных и устранении конфликтов, возникающих в случае попыток одновременного начала передачи двумя или более станциями, путем повторения попыток захвата линии через случайный отрезок времени.

Среди детерминированных методов преобладают маркерные методы доступа. Маркерный метод — метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером. Под полномочием понимается право инициировать определенные действия, динамически предоставляемые объекту, например станции данных в информационной сети.

2.4. Локальные вычислительные сети Ethernet

Состав аппаратуры

Одной из первых среди ЛВС шинной структуры была создана сеть Ethernet, разработанная фирмой Xerox. В этой сети был применен метод доступа МДКН/ОК. Позднее Ethernet стала основой стандарта IEEE 802/3. Другой вариант шинных ЛВС соответствует стандарту IEEE 802/4, описывающему сеть с эстафетной передачей маркера.

Технология Ethernet наиболее распространена в ЛВС. Так, по данным на 1996 г. 85 % всех компьютеров в ЛВС были в сетях Ethernet.

Сетевой контроллер реализует принятый метод доступа к каналу, а также в случае метода МДКН /ОК осуществляет действия по выработке сигнала затора, по задержке в передаче при наличии конфликта или при занятом моноканале, по формированию кадров, кодированию (декодированию) электрических сигналов в (из) специальный последовательный код, называемый манчестерским, по распознаванию адреса в передаваемых по сети сообщениях.

Шестибайтовый MAC-адрес — уникальный номер сетевой платы, он назначается изготовителем по выданной ему лицензии на определенный диапазон адресов.

Разновидности сетей Ethernet

1. Thick Ethernet (шина с «толстым» кабелем); принятое обозначение варианта 10Base-5, где первый элемент «10» характеризует скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с, последний элемент «5» — максимальную длину сегмента кабеля (в сотнях метров), т. е. 500 м. Другие параметры сети: максимальное число сегментов 5; максимальное число узлов на одном сегменте 100; минимальное расстояние между узлами 2,5 м. Здесь под сегментом кабеля понимается часть кабеля, используемая в качестве линии передачи данных и имеющая на концах согласующие элементы {терминаторы) для предотвращения отражения сигналов.

2. Thin Ethernet (шина с «тонким» кабелем); принятое обозначение 10Base-2: максимальное число сегментов 5; максимальная длина сегмента 185 м; максимальное число узлов на одном сегменте 30; минимальное расстояние между узлами 0,5 м; скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с.

3. TwistedPair Ethernet; принятое обозначение 10Base-T; это кабельная сеть с использованием витых пар проводов и концентраторов, называемых также распределителями или хабами (hubs). В состав сетевого оборудования входят активные (АН) и пассивные (РН) концентраторы (active and passive hubs), различие между которыми заключается в наличии или отсутствии усиления сигналов и в количестве портов.

4. Fiber Optic Ethernet (шина на основе оптоволоконного кабеля), обозначение 10Base-F; применяется для соединений точка—точка, например для соединения двух конкретных распределителей в кабельной сети. Максимальные длины—в пределах 2... 4 км.

5. RadioEthernet (стандарт IEEE 802/11). Среда передачи данных — радиоволны, распространяющиеся в эфире. Структура сети может быть «постоянной» при наличии базовой кабельной сети с точками доступа от узлов по радиоканалам или «временной», когда обмены между узлами происходят только по радиоканалам.Скорость передачи данных составляет 11 Мбит/с при работе в диапазоне волн 2,4 ГГц, возможно увеличение скорости до 54 Мбит/с при переходе в диапазон 5 ГГц.

6. Fast Ethernet, иначе называемая 100Base-X или 100Base-T (стандарт IEEE 802/3u). Информационная скорость 100 Мбит/с. В этой сети применен метод доступа МДКН /ОК. Используется для построения скоростных ЛВС (последовательно включается не более двух хабов),

7. Gigabit Ethernet (1000Base-X). В этом варианте получены гигабитные скорости. В соответствии со стандартом IEEE 802.3z имеются разновидности на ВОЛС с длиной волны 830 или 1270 нм (соответственно 1000Base-SX и 1000Base-LX) на расстояниях до 550 и 5000 м, на витой паре категории 5 (1000Base-CX) на расстояниях до 25 м. Скорость до 1 Гбит/с. Такая скорость достигается благодаря следующим решениям.

Сети кольцевой топологии

Сеть Token Ring

В кольцевых локальных сетях сигналы циркулируют по кольцу, состоящему из ряда отрезков линии связи, которые соединяют пары соседних узлов. Эти отрезки соединяются в узлах через повторители сигналов, выполняющие функции приема и передачи сигналов как из кольца и в кольцо, так и между АКД и линией. Повторители вносят некоторую задержку в передачу сигналов, поэтому общая задержка зависит от числа станций, включенных в кольцо.

Сеть FDDI

Сеть FDDI относится к высокоскоростным сетям, имеет кольцевую топологию, использует ВОЛС и специфический вариант маркерного метода доступа.

В основном варианте сети применено двойное кольцо на ВОЛС. Обеспечивается информационная скорость 100 Мбит/с. Расстояние между крайними узлами — до 200 км, между соседними станциями — не более 2 км. Максимальное число узлов 500. В ВОЛС применяются волны длиной 1300 нм.

Два кольца ВОЛС используются одновременно. Станции можно подключать к одному из колец или к обоим сразу.Использование конкретным узлом обоих колец позволяет получить для этого узла суммарную пропускную способность 200 Мбит/с.