6.4. Системы управления базами данных

СУБД выступает как интерфейс между пользователем и базами данных и представляет автономный программный комплекс, включающий три группы программных систем:

- обработки и организации данных ввода,

- создания и корректировки файлов,

- поиска данных в файлах.

СУБД имеет свои языковые средства. Они позволяют:

- создавать описание вводимых данных с целью синтаксического контроля правильности ввода (языки описания данных),

- связывать данные с прикладными программами (языки манипулирования данными),

- удалять, восстанавливать, сортировать, корректировать данные (языки обработки данных),

- описывать входные и выходные шаблоны (языки входных и выходных форм).

СУБД подразделяются на:

- универсальные и

- специализированные.

Универсальные СУБД можно использовать в различных приложениях, специализация соответствующего БНД при этом будет определяться конкретным наполнением БД. Возможности построения универсальных СУБД вытекают из идентичности структур данных, имеющих различную проблемную принадлежность. Специализированные СУБД позволяют за счет ориентации на определенную предметную область с характерными структурами данных и процедурами их обработки добиться большей эффективности использования вычислительных ресурсов. Например, СУБД Access занимает более 60 Мбайт пространства жесткого диска, а вся система схемотехнического проектирования Micro Cap - V около 15 Мбайт.

Глава 7. Математическое

ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР

7.1. Структура математического

ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР

Математическое обеспечение – это совокупность математических моделей, методов, алгоритмов для решения задач автоматизированного проектирования.

Элементы математического обеспечения разнообразны. Это – и принципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиска экстремума.

Математическое обеспечение реализуется в программном обеспечении САПР.

Математическое обеспечение состоит из трех больших блоков:

Математическое обеспечение САПР-

- математические модели,

- численные методы,

- алгоритмы.

7.2. Математические модели

Математические модели (ММ) служат для описания свойств объектов в процедурах САПР.

К математическим моделям предъявляются требования:

- универсальности,

- адекватности,

- точности,

- экономичности.

Степень универсальности ММ характеризует полноту отображения в модели свойств реального объекта.

Точность ММ оценивается степенью совпадения значений параметров реального объекта и значений тех же параметров, рассчитанных с помощью оцениваемой модели.

Адекватность ММ – способность отображать заданные свойства объекта с погрешностью не выше заданной.

Экономичность ММ характеризуется затратами вычислительных ресурсов на ее реализацию.

По характеру отображаемых свойств объекта ММ делятся на:

Математические модели –

- структурные,

- функциональные.

Структурные ММ предназначены для отображения структурных свойств объекта и подразделяются на:

- топологические,

- геометрические.

В топологических ММ отображаются состав и взаимосвязи элементов объекта. В геометрических ММ отображаются геометрические свойства объекта.

Функциональные ММ предназначены для отображения физических или информационных процессов, протекающих в объекте при его функционировании или изготовлении. Обычно функциональные ММ представляют собой системы уравнений, связывающих фазовые переменные, внутренние, внешние и выходные параметры.

Функциональные ММ делятся на:

- аналитические,

- алгоритмические.

Использование принципов блочно-иерархического подхода к проектированию приводит к появлению иерархии математических моделей проектируемых объектов.

Математические модели подразделяются на микромодели и макромодели. Микромодели – это наиболее полное и точное описание технического объекта. Особенностью ММ на микроуровне является отражение физических процессов, протекающих в непрерывных пространстве и времени. Основой для получения микромоделей являются фундаментальные науки: физики, химия, физическая химия. Типичные ММ на микроуровне – дифференциальные уравнения в частных производных (ДУЧП) и интегро-дифференциальные уравнения.

Микромодели обладают высокой степенью универсальности, поскольку учитывают все свойства объекта, но применение их в САПР практически невозможно, поскольку затраты машинного времени весьма велики. Поэтому в САПР широко применяют макромодели объектов.

Макромодели – это модели, в которых учитываются свойства, существенные для решаемой задачи. На макроуровне используют укрупненную дискретизацию производства по функциональному признаку, что приводит к представлению ММ на этом уровне в виде систем обыкновенных алгебраических и дифференциальных уравнений (ОДУ).

Методы получения макромоделей делятся на теоретические и эмпирические. Теоретические модели получают путем сведения микромоделей к макромоделям. Эмпирические модели получают, исследуя отклик объекта на различные внешние воздействия, а затем аппроксимируя полученные зависимости на множестве заданных функций. Макромодель может быть описана таблицами.

Для получения численных решений математические модели, выраженные системами уравнений, должны быть сведены к элементарным операциям, доступным для выполнения на ЭВМ. Для получения решения уравнений, описывающих математические модели, используют численные методы.