计算机辅助设计与制造(第二版)--第2章计算机辅助设计系统

第2章计算机辅助设计系统由一定的硬件和软件组成的供辅助设计使用的系统称为CAD系统。§2.1CAD系统的硬件CAD系统的硬件由主机和外围设备组成，如图2.1所示图2.1CAD系统硬件的组成一．主机中央处理器控制器：解释指令并控制指令的执行顺序主机运算器：执行算术运算和逻辑运算内存贮器组成。衡量主机的指标主要有以下三项：(1)字长。(2)运行速度。常用以下指标来度量主机的运行速度：MIPS（百万条指令/秒）、Mflops（百万次浮点运算/秒）或时钟频率。(3)内存容量。二．外存贮器外存贮器又称为辅助存贮器，简称外存，用来存放需要永久保存的或相对来说暂时不用的程序、数据等信息。(1)磁带:(2)磁盘:软磁盘、硬盘、移动硬盘(3)光盘:只读型光盘CD-ROM、DVD-ROM可写型光盘CD-R、DVD-R可重写型光盘CD-RW、DVD-RW(4)U盘:三．输入设备输入设备是向计算机输入数据、信息的设备总称。(1)键盘(2)鼠标器鼠标器是一种定位输入设备，可很方便地完成定位、拾取和选择等功能。在CAD作业中，可用它来选择绘图位置，拾取图形上的目标，选择菜单中的选项等。目前微机上最常见的是串行口鼠标器，它通过微机上的串行接口与主机相连。(3)数字化仪数字化仪因制作原理不同而有多种型式，目前常用电磁感应式数字化仪，它是一种电子图数转换设备，该数字化仪通常由一块矩形台板和一个电子感应笔或游标指示器组成，如图2.2所示。(4)扫描仪扫描仪是一种图像输入设备，利用光电转换原理，通过扫描仪光电管的移动或原稿的移动，把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中，它还用于文字识别、图像识别等新的领域。扫描仪是一种能将图纸及文件快速输入到计算机的高速输入设备。(5)数码相机数码照相机使用电荷耦合器件作为成像部件。它把进入镜头照射于电荷耦合器件上的光影信号转换为电信号，再经模/数转换器处理成数字信息，并把数字图像数据存储在相机内的磁介质中。数码相机可以将拍摄的图像储存在软盘、Flash卡、PCMAIC卡等存储装置中，用户可通过电缆线将储存卡中的图像输入计算机，并利用软件可对相片进行二次处理。扫描仪的工作原理如图2.3所示。图2.3扫描仪工作原理图CAD系统中常用的扫描仪，其输出的是矢量化的图形，即扫描仪扫描图纸时，得到一个光栅文件，接着进行矢量化处理，输出一种格式紧凑的二进制矢量文件。对于不同的CAD系统，还需对上述的二进制矢量文件进行格式转换，才能变成特定的CAD系统可接受的图形文件格式，如图2.4所示。图2.4采用扫描仪的图形输入系统四．输出设备(1)打印机：撞击式打印机：24针点阵打印机打印机激光打印机非撞击式打印机：喷墨打印机(2)绘图机：平板式绘图机笔式绘图机绘图机滚筒式绘图机喷墨绘图机非笔式绘图机激光绘图机静电绘图机五．图形显示设备显示器件有阴极射线管（CRT）、液晶显示（LCD）、激光显示、等离子体显示等。当前最常用的是阴极射线管显示器和液晶显示器。显示器所显示的数字、字符和图像是由一个个象素组成的，象素是显示屏上的最小信息，每个小点称作一个象素。组成显示网络的象素多少决定了图形的清晰程度，通常用分辨率表示，象素越多，分辨率越高。目前微机显示器的分辨率通常有中分辨率（600×350，640×480）和高分辨率（800×600，1024×768，1280×1024）两类。2.2CAD系统的软件系统软件CAD系统的软件可分为三个层次支撑软件应用软件一．系统软件系统软件指操作系统和系统实用程序等，它用于计算机的管理、控制和维护。1．操作系统。2．编译系统。3．系统实用程序。二．支撑软件1．图形处理软件。负责CAD的绘图。2．几何建模软件。Pro/E等3．数据库管理系统。如FoxBASE，FoxPRO，工程数据库等计算方法库：如解线性方程组。优化方法软件：4．工程分析及计算软件有限元分析软件：如ADINA等机构分析及机构综合的软件：系统动态分析软件。5．文档制作软件。WPS，WORD2003等。三．应用软件应用软件是用户为解决各类实际问题，在系统软件的支持下而设计、开发的程序，或利用支撑软件进行二次开发形成的程序，应用软件的功能和质量直接影响CAD系统的功能和质量。§2.3CAD系统的型式一．大（中）型机系统这种系统以大（中）型机为主机，拥有强大的运算能力和丰富的信息资源，可直接集中支持十几个，甚至几十个CAD终端，还可集中配备某些公用的外部设备，如图形输入/输出设备等。这种系统的优点是主机功能强，可以完成大型、复杂的CAD作业。二．工作站系统CAD工作站是一种适用于单用户、使用UNIX操作系统、具有极高的运算速度和强大的图形处理功能的计算机系统。工作站在性能上优于微机，目前在我国市场上的国内外工作站产品有HP、SUN、IBM、DEC、三星、华胜、海信等。三．微机系统以32位微机作为主机，为单用户系统，配备有一个图形终端、图形输入设备、图形输出设备、外部存储器等设备。微机系统有如下两个特点：(1)微机性能价格比高。(2)微机的硬件和软件配置灵活、丰富。四．网络型系统网络型CAD系统是将分布于各处的多台各类计算机以网络形式连接起来。目前常用的网络型CAD系统大多采用局域网（LAN）。下面介绍三种常见的局域网网络拓扑结构：（1）总线拓扑结构：由电缆形成网络的主干（总线），各个节点直接或通过较短电缆连到这个总线上，信号沿着总线传输。（2）星型拓扑结构：是一种集中控制的主从式结构，除中心节点外，任何两个节点之间的通信都要经过中心节点。（3）环型拓扑结构：节点以环状相连，信息沿着这个环按顺序传递。如果下一个节点是这个信息的接收者，则它就接收这个信息，否则就把这个信息转发出去。