第一篇 第2章 CAD系統(tǒng)的硬件和軟件

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計算機(jī)輔助設(shè)計第一篇CAD基礎(chǔ)CAD基礎(chǔ)第2章CAD系統(tǒng)的硬件和軟件章系統(tǒng)的硬件和軟件

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本章內(nèi)容2.1CAD系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的硬件2.2CAD系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的軟件

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CAD系統(tǒng)的硬件2.1CAD系統(tǒng)的硬件

CAD系統(tǒng)的硬件包括不同規(guī)模、不同結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的硬件包括不同規(guī)模、系統(tǒng)的硬件包括不同規(guī)模不同功能的計算機(jī)系統(tǒng)。不同功能的計算機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)應(yīng)用范圍和相應(yīng)軟件的規(guī)模分類：主機(jī)系統(tǒng)、小型機(jī)系統(tǒng)、件的規(guī)模分類：主機(jī)系統(tǒng)、小型機(jī)系統(tǒng)、工作站系統(tǒng)、微型計算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)、微型計算機(jī)系統(tǒng)。

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2.1.1微型計算機(jī)系統(tǒng)

CAD系統(tǒng)硬件的基本構(gòu)成：微型計算機(jī)、圖系統(tǒng)硬件的基本構(gòu)成：微型計算機(jī)、系統(tǒng)硬件的基本構(gòu)成形輸入設(shè)備、繪圖輸出設(shè)備。形輸入設(shè)備、繪圖輸出設(shè)備。微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，采用高性能的處理器、大存儲量的內(nèi)存、發(fā)展，采用高性能的處理器、大存儲量的內(nèi)存、硬盤、快速圖形加速卡，微機(jī)已經(jīng)能基本滿足硬盤、快速圖形加速卡，CAD應(yīng)用的要求，而且價格越來越低廉。應(yīng)用的要求，應(yīng)用的要求而且價格越來越低廉。

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微機(jī)上的各種軟件，如圖形處理軟件、微機(jī)上的各種軟件，如圖形處理軟件、工程分析軟件及各種應(yīng)用軟件，程分析軟件及各種應(yīng)用軟件，可以滿足用戶的大部分要求。大部分要求?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能將大量微機(jī)與公共外設(shè)連在一起，共外設(shè)連在一起，是在不同辦公地點的工程師們可以共享昂貴的設(shè)備，使信息交流簡單實現(xiàn)。們可以共享昂貴的設(shè)備，使信息交流簡單實現(xiàn)。因此，微機(jī)局域網(wǎng)系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。因此，微機(jī)局域網(wǎng)系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。微型計算機(jī)系統(tǒng)由主機(jī)、輸入設(shè)備、外存儲器組成。計算機(jī)系統(tǒng)由主機(jī)、輸入設(shè)備、外存儲器組成。

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1、主機(jī)主機(jī)由中央處理器(主機(jī)由中央處理器(CPU)和主存儲器(內(nèi))和主存儲器(存)兩部分組成。CPU包括控制器和運(yùn)算器?？貎刹糠纸M成。包括控制器和運(yùn)算器。包括控制器和運(yùn)算器制器指揮和協(xié)調(diào)整個計算機(jī)工作，制器指揮和協(xié)調(diào)整個計算機(jī)工作，提取主存儲器內(nèi)的指令、分析和實現(xiàn)各種動作、內(nèi)的指令、分析和實現(xiàn)各種動作、控制數(shù)據(jù)在各部分之間傳送，包括網(wǎng)絡(luò)信息的處理。部分之間傳送，包括網(wǎng)絡(luò)信息的處理。運(yùn)算器進(jìn)行算術(shù)和規(guī)律運(yùn)算的輸出。行算術(shù)和規(guī)律運(yùn)算的輸出?？刂破骱瓦\(yùn)算器中都有寄放器作為暫時的信息寫入與取出的地方，息寫入與取出的地方，存取

速度均比從主存儲器中存取要快。中存取要快。計算機(jī)輔助設(shè)計6

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主存儲器是計算機(jī)內(nèi)存，主存儲器是計算機(jī)內(nèi)存，主要用來存放指數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果，令、數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果，主存儲器一般包括隨機(jī)讀寫存儲器(讀寫存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。)和只讀存儲器()。RAM中的信息既可以讀出也可以向RAM中的信息既可以讀出，RAM中的信息既可以讀出，也可以向?qū)懭胄畔?，但一斷電信息全部丟失；寫入信息，但一斷電信息全部丟失；ROM中中存放的信息只可讀出，不可寫入，存放的信息只可讀出，不可寫入，故其中所存信息不變，主要用于存儲操作系統(tǒng)等固定程序，信息不變，主要用于存儲操作系統(tǒng)等固定程序，斷電也不會消失。斷電也不會消失。速度是表示主機(jī)性能的重要指標(biāo)，速度是表示主機(jī)性能的重要指標(biāo)，一般用時鐘頻率(主頻)來表示，時鐘頻率(主頻)來表示，某個操作指令由若干脈沖周期T組成頻率越高，周期T越短組成。越短，干脈沖周期組成。頻率越高，周期越短，執(zhí)行指令所花的時間越少，速度越快。行指令所花的時間越少，速度越快。

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2、輸入設(shè)備輸入設(shè)備是將各種信息轉(zhuǎn)換成電信號，輸入設(shè)備是將各種信息轉(zhuǎn)換成電信號，傳遞給計算機(jī)。從規(guī)律功能可將輸入設(shè)備分類。給計算機(jī)。從規(guī)律功能可將輸入設(shè)備分類。名稱定位筆劃數(shù)值選擇拾取字符串基本功能輸入一個點的坐標(biāo)輸入一系列點的坐標(biāo)輸入一個整數(shù)或?qū)崝?shù)值從一組可選擇的目標(biāo)中選取拾取一個顯示著的圖素輸入一串字符物理設(shè)備鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、光標(biāo)鍵鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、數(shù)字化儀、數(shù)字化儀、鼠標(biāo)數(shù)字鍵盤鼠標(biāo)、光標(biāo)鍵、鼠標(biāo)、光標(biāo)鍵、光筆數(shù)字化儀、數(shù)字化儀、光筆字符鍵盤

注：實際上一種物理設(shè)備往往同時具有多種規(guī)律功能。實際上一種物理設(shè)備往往同時具有多種規(guī)律功能。計算機(jī)輔助設(shè)計大連理工大學(xué)8

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數(shù)字化儀：數(shù)字化儀：是CAD系統(tǒng)的主要圖形輸入設(shè)備系統(tǒng)的主要圖形輸入設(shè)備之一。工作是利用電磁感應(yīng)原理。之一。工作是利用電磁感應(yīng)原理。使用時游標(biāo)器中十字叉絲的中心產(chǎn)生電磁場，中十字叉絲的中心產(chǎn)生電磁場，它在臺板上的位置靠臺板內(nèi)部金屬柵格中相應(yīng)的感應(yīng)電流來確定。置靠臺板內(nèi)部金屬柵格中相應(yīng)的感應(yīng)電流來確定。光筆：是一種能檢測出光強(qiáng)的裝置，光筆：是一種能檢測出光強(qiáng)的裝置，形狀類似一支圓珠筆。屏幕上的光通過筆孔進(jìn)入光筆，一支圓珠筆。屏幕上的光通過筆孔進(jìn)入光筆，經(jīng)過透鏡祖聚集至光導(dǎo)纖維

,過透鏡祖聚集至光導(dǎo)纖維，在進(jìn)行光電信號的轉(zhuǎn)換和放大整形，輸送給計算機(jī)，從而得到其位置。換和放大整形，輸送給計算機(jī)，從而得到其位置。掃描儀：掃描儀：把圖形或圖像以像素點位單位輸入到計算機(jī)中。計算機(jī)中。其他的輸入設(shè)備：觸摸屏、跟蹤球、操縱桿、其他的輸入設(shè)備：觸摸屏、跟蹤球、操縱桿、數(shù)碼相機(jī)、語音輸入等。數(shù)碼相機(jī)、語音輸入等。計算機(jī)輔助設(shè)計大連理工大學(xué)9

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3、輸出設(shè)備顯示器：陰極射線管顯示器()、液顯示器：陰極射線管顯示器(CRT)、液)、晶顯示器()、等離子顯示器晶顯示器(LCD)、等離子顯示器(PDP)。)、等離子顯示器()。打印機(jī)：打印文字和圖形，(激光、噴墨、,(激光打印機(jī)：打印文字和圖形，(激光、噴墨、針式)。針式)。繪圖儀：繪圖儀：筆式繪圖儀是目前用的最普遍的繪圖設(shè)備，使用便利、價格低，繪圖設(shè)備，使用便利、價格低，有平板式繪圖儀和滾筒式繪圖儀。儀和滾筒式繪圖儀。

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4、外存儲器外存儲器主要是用于存放程序、外存儲器主要是用于存放程序、數(shù)據(jù)等重要信息，當(dāng)需要這些信息時，信息，當(dāng)需要這些信息時，由操作系統(tǒng)把他們調(diào)入內(nèi)存，特點是容量大。入內(nèi)存，特點是容量大。磁盤：硬盤、軟盤。磁盤：硬盤、軟盤。光盤：只讀、可擦寫。光盤：只讀、可擦寫。磁帶：順序存儲，查詢效率低，應(yīng)用較少。磁帶：順序存儲，查詢效率低，應(yīng)用較少。

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CAD系統(tǒng)的軟件2.2CAD系統(tǒng)的軟件CAD系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，在具系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成備了CAD硬件之后，軟件配置水平?jīng)Q定了整個硬件之后，備了硬件之后CAD系統(tǒng)的優(yōu)劣。硬件是實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)劣。系統(tǒng)的優(yōu)劣硬件是實現(xiàn)CAD各項功能各項功能的物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件是實現(xiàn)CAD各項功能的技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件是實現(xiàn)各項功能的技術(shù)核心。核心。由于CAD系統(tǒng)功能越來越繁雜，故軟件成系統(tǒng)功能越來越繁雜，由于系統(tǒng)功能越來越繁雜本在整個CAD系統(tǒng)成本中的比重越來越大，軟系統(tǒng)成本中的比重越來越大，本在整個系統(tǒng)成本中的比重越來越大件系統(tǒng)的價格高于硬件系統(tǒng)價格的幾倍至幾十軟件占據(jù)著越來越重要的地位。倍，軟件占據(jù)著越來越重要的地位。

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計算機(jī)軟件是與計算機(jī)系統(tǒng)操作使用有關(guān)的程序、規(guī)程、規(guī)則及其相關(guān)的文檔資料，程序、規(guī)程、規(guī)則及其相關(guān)的文檔資料，程序是指揮硬件工作的指令的

有序集合，指揮硬件工作的指令的有序集合，也是軟件的主要內(nèi)容。要內(nèi)容。軟件按功能分為三個層次：系統(tǒng)軟件、軟件按功能分為三個層次：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件。軟件、應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件支撐軟件應(yīng)用軟件

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1、系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件主要用于計算機(jī)系統(tǒng)的管理、維護(hù)、系統(tǒng)軟件主要用于計算機(jī)系統(tǒng)的管理、維護(hù)、控制及運(yùn)行以及計算機(jī)程序的翻譯、編譯、控制及運(yùn)行以及計算機(jī)程序的翻譯、編譯、裝入和運(yùn)行。系統(tǒng)軟件的特點：功用性：和運(yùn)行。系統(tǒng)軟件的特點：功用性：無論哪個領(lǐng)域都要用到它；基礎(chǔ)性：各種支撐軟件、域都要用到它；基礎(chǔ)性：各種支撐軟件、應(yīng)用軟件都需要在系統(tǒng)軟件支持下運(yùn)行。件都需要在系統(tǒng)軟件支持下運(yùn)行。

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(1)操作系統(tǒng)(OperatingSystem,簡稱),)操作系統(tǒng)(,簡稱OS)是對計算機(jī)系統(tǒng)硬件及系統(tǒng)配置的各種軟件進(jìn)行全面控制和管理的程序集合。操作系統(tǒng)的功能：全面控制和管理的程序集合。操作系統(tǒng)的功能：合理組織計算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，合理組織計算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，負(fù)責(zé)對計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的所有軟件和硬件資源進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，系統(tǒng)內(nèi)的所有軟件和硬件資源進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，使之協(xié)調(diào)一致、高效率地運(yùn)行；使之協(xié)調(diào)一致、高效率地運(yùn)行；為用戶使用計算機(jī)提供良好的界面。機(jī)提供良好的界面。工作站上常用UNIX系統(tǒng)，是一種多任務(wù)、多系統(tǒng)，工作站上常用系統(tǒng)是一種多任務(wù)、用戶的操作系統(tǒng)；微機(jī)上操作系統(tǒng)有MS-DOS,用戶的操作系統(tǒng)；微機(jī)上操作系統(tǒng)有，Windows等；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有NetWare,等網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有，WindowsNT等。等

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語言、(2)語言系統(tǒng)，包括匯編語言、BASIC語言、)語言系統(tǒng)，包括匯編語言、語言FORTRAN語言、PASCAL語言、C語言和語言、語言、語言和語言語言C++語言、人工智能語言(LISP語言和語言、人工智能語言(語言和語言PROLOG語言等)。目前在微機(jī)上應(yīng)用較語言等)。語言等)。目前在微機(jī)上應(yīng)用較多的開發(fā)Windows應(yīng)用程序的語言有多的開發(fā)應(yīng)用程序的語言有VisualC++,VisualBasic等。,等(3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，這類軟件主要用于管)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，理數(shù)據(jù)庫，常用的軟件有：理數(shù)據(jù)庫，常用的軟件有：Oracle,SQL,Server,Access等。,等計算機(jī)輔助設(shè)計大連理工大學(xué)16

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2、支撐軟件支撐軟件是支撐CAD應(yīng)用軟件的通用性實用應(yīng)用軟件的通用性實用支撐軟件是支撐程序庫及軟件開發(fā)中的軟件工具，程序庫及

軟件開發(fā)中的軟件工具，是CAD軟件系軟件系統(tǒng)中的核心，是為滿足CAD工作中一些用戶共同統(tǒng)中的核心，是為滿足工作中一些用戶共同需要而開發(fā)的通用軟件，具有通用性，需求面廣。需要而開發(fā)的通用軟件，具有通用性，需求面廣。包括以下類型：圖形接口標(biāo)準(zhǔn)、繪圖軟件、包括以下類型：圖形接口標(biāo)準(zhǔn)、繪圖軟件、計算分析軟件、軟件等。分析軟件、CAD/CAM軟件等。軟件等

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(1)圖形接口標(biāo)準(zhǔn)：為了提高圖形軟件的可移植)圖形接口標(biāo)準(zhǔn)：人們制定了一些圖形接口標(biāo)準(zhǔn)，性，人們制定了一些圖形接口標(biāo)準(zhǔn)，供開發(fā)圖形軟件的程序員使用。軟件的程序員使用。如面向圖形設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)有CGI,CGM;面向圖形應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)有，;面向圖形應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)有GKS、、PHIGS等。等(2)繪圖軟件：用于二維或三維圖形的繪制、編)繪圖軟件：用于二維或三維圖形的繪制、輯等。目前廣泛應(yīng)用的繪圖軟件有：微機(jī)上的UG,輯等。目前廣泛應(yīng)用的繪圖軟件有：微機(jī)上的，AutoCAD,Pro/Engineer等。,等(3)分析軟件：用于解決設(shè)計中各種數(shù)值計算、)分析軟件：用于解決設(shè)計中各種數(shù)值計算、優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)分析及有限元分析等問題。優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)分析及有限元分析等問題。常用的有限元分析軟件有SAPV,ADINA,ANSYS等。的有限元分析軟件有，,等計算機(jī)輔助設(shè)計大連理工大學(xué)18

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軟件：(4)CAD/CAM軟件：這類軟件由多個模塊組)軟件具有幾何造型、有限元分析、加工模擬、成，具有幾何造型、有限元分析、加