Файл: САПР СУПЕР.doc

Если в качестве пользователя выступают станки с числовым программным управлением (СЧПУ), то информация для них готовится программами – постпроцессорами. Постпроцессоры переводят информацию об объекте проектирования в команды системы управления СЧПУ. Другим автоматизированным системам информация передается с помощью программ обмена. Примером таких программ являются конверторы, которые преобразуют информацию САПР в формат, воспринимаемый системой - адресатом.

Глава 5. Лингвистическое

ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР

5.1. Языки программирования

И ЯЗЫКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Лингвистическое обеспечение САПР – это совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, которой обмениваются люди с ЭВМ и между собой в процессе автоматизированного проектирования. Лингвистическое обеспечение призвано упростить и облегчить как процесс разработки систем автоматизированного проектирования, так и взаимодействие с ней пользователя.

Языки САПР делятся на два класса:

ЛИНГВИСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР-

- ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

- ЯЗЫКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Языки программирования предназначены для составления и записи программ и, наряду с операционной системой ЭВМ служат основным средством для разработки программного обеспечения САПР.

Языки программирования включают:

- машинные коды,

- ассемблеры,

- языки высокого уровня.

Машинный код – это язык, предложения которого подобны машинным командам, записанным не в двоичной, а в восьмеричной или шестнадцатеричной системе счисления. Язык ассемблера – автокод, расширенный макрокомандами, выражениями, средствами, обеспечивающими модульность программ. Текст программы с языка ассемблера компилятором переводится в машинные команды.

Использование машинно-ориентированных языков позволяет достигать наивысшей эффективности объектных программ с точки зрения затрат вычислительных ресурсов: машинных времени и памяти. Эти языки универсальны в смысле применимости к решению задач различных классов – научно-технических и экономических, системных и прикладных. Однако программирование на этих языках требует высокой квалификации программиста и приводит к увеличению сроков разработки прикладного программного обеспечения. Главные недостатки этих языков: низкая производительность создания программ и непереносимость программ на ЭВМ с системой команд, отличной от той, на которую ориентирован язык.

Алгоритмические языки высокого уровня – основное средство разработки прикладного программного обеспечения. В САПР наибольшее распространение получили языки ПАСКАЛЬ, СИ, ФОРТРАН.

Требования к языкам программирования:

- удобство использования,

- универсальность,

- эффективность объектных программ, т.е. программ, полученных после трансляции на машинный язык.

Удобство использования выражается в затратах времени программиста на освоение языка и, главным образом, на написание программ на этом языке.

Универсальность определяется возможностями языка для описания разнообразных алгоритмов, характерных для программного обеспечения САПР.

Эффективность объектных программ определяется свойствами используемого транслятора, которые, в свою очередь, зависят от свойств языка.

Языки проектирования предназначены для пользователя САПР – проектировщика изделий подразделяются на несколько блоков:

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ -

- язык описания объекта

- язык описания задания

- язык директив

- язык редактирования

- языки банка данных

Язык описания объекта предназначен для ввода пользователем информации о структуре и параметрах объекта проектирования. На основе этой информации в САПР строится математическая модель объекта. Текст описания может вводиться в символьной или графической форме. По мере увеличения производительности вычислительных комплексов, все больше используется графический ввод.

Язык описания задач позволяет определить условия выполнения расчетов и проектных процедур. Этот язык реализуется в диалоговой форме.

Язык директив служит для задания порядка выполнения проектных процедур или операций в САПР. Основными элементами языка являются команды или директивы, последовательность которых и определяет ход проектирования. Часто этот язык создается в виде меню.

Язык редактирования служит средством оперативного, в процессе проектирования, изменения параметров или структуры объекта. Интерфейс пользователя этого языка в значительной степени совпадает с интерфейсом языка описания объекта.

Языки базы данных предназначены для ввода, использования и сопровождения информации баз данных. Как правило, пользователю САПР доступны для изменения данные только его частной базы данных; ведение генеральной базы данных осуществляет администратор БД.

5.2. Трансляторы

Выполнение на ЭВМ программы, написанной на каком – либо языке, отличном от машинного, требует преобразования исходной информации в машинные команды, записанные в двоичной системе в ОЗУ. Это преобразование осуществляется программами или техническими устройствами, которые называются трансляторами. Транслятор преобразует заданную информацию с одного языка на другой. Программа на входе транслятора и ее язык называются исходными, на выходе транслятора – объектными.

Трансляторы подразделяются на несколько видов:

- интерпретаторы,

- компиляторы,

- ассемблеры,

- конверторы.

Интерпретатор осуществляет пооператорное (покомандное) преобразование исходного текста программы в машинные команды и ее выполнение.

Компилятор преобразует весь текст программы в объектный

модуль. Затем скомпилированная рабочая программа исполняется.

Если исходный язык – ассемблер, то транслятор называется ассемблером.

Если исходный и объектный языки относятся к одному и тому же уровню языков, то транслятор называется конвертором.

Исполнение программ с использованием интерпретатора занимает больше времени, иногда в сотни раз, чем исполнение скомпилированных текстов. Однако применение интерпретаторов удобно в тех случаях, когда в процессе выполнения программ необходимо вносить изменения в текст.

Процесс трансляции состоит из нескольких этапов, называемых фазами трансляции.

Основные этапы –

- лексический и синтаксический анализ,

- генерация кода.

Лексический анализ служит для разделения исходного текста на отдельные элементарные языковые единицы, которыми являются:

- идентификаторы,

- числа,

- метки,

- знаки операций.

Выявляются недопустимые сочетания символов языка, например, идентификатор, начинающийся с цифры, запрещенный символ.

Синтаксический анализ – фаза, на которой проверяется правильность построения предложений. В процессе анализа должны выявляться все ошибки в исходном описании, которые можно обнаружить по формальным признакам, и выдаваться пользователю соответствующие диагностические сообщения. Генерация кода осуществляется генератором кода, который использует данные синтаксического анализа для построения объектной программы.

Математическим аппаратом, используемым при построении анализаторов, является аппарат формальных грамматик.

5.3. Формальные грамматики

Формальная грамматика – система правил, построения в заданном алфавите конечных знаковых последовательностей, множество которых образует некоторый формальный язык.

Процесс создания формального языка предполагает:

- выбор алфавита,

- разработку лексики,

- синтаксиса,

- семантики языка.

Алфавит входного языка представляет собой набор допустимых знаков (букв, цифр, специальных знаков), называемых символами языка. Как правило, алфавит входного языка образуется путем усечения таблицы символов КОИ – 7.

Лексика определяет правила построения из знаков алфавита, элементарных конструкций языка – слов – и включает перечень используемых слов – словарь входного языка.

Синтаксис представляет собой совокупность правил построения предложений входного языка и слов и знаков алфавита. Структура правильных предложений входного языка задается синтаксисом.

Семантика составляет описание смысла предложений входного языка, то есть она определяет, каким образом каждое предложение обрабатывается в системе.

Для описания языков программирования применяется нотация, которая является системой записи синтаксических правил формальной грамматики.