Роль языка программирования в автоматизированных системах машинного проектирования

Решение каждой конкретной задачи проектирования конструкций РЭА с применением ЭВМ требует ее описания в виде программы на языке, воспринимаемом процессором машины и понятном конструктору-оператору.

Введем понятия языка программирования, а также машинно-ориентированного и процедурно-ориентированного языков, с помощью которых осуществляется обмен информацией между оператором и ЭВМ.

Под языком программирования понимают формальный язык связи человека с вычислительной машиной, служащий для представления исходной информации и результатов вычислений, а также программ обработки данных в удобном для пользователя и понятном вычислительной машине виде. Основу всех языков программирования составляют алгоритмические языки, разрабатываемые в соответствии с требованиями теории алгоритмов, которые рассмотрены в гл. 3. Все используемые в настоящее время языки программирования можно разделить на машинно-ориентированные, процедурно- и проблемно-ориентированные, а также языки общего назначения.

Характерной чертой машинно-ориентированных языков является учет структуры ЭВМ и особенностей выполнения ею отдельных операций. Благодаря этому машинно-ориентированные языки позволяют составлять компактные программы, которые по своей эффективности практически не отличаются от программ, написанных непосредственно в кодах машины, и в то же время достаточно широко используют привычные для человека обозначения, что упрощает процесс программирования. Однако такие программы, ориентированные на конкретные вычислительные машины, мало пригодны для обмена информацией и создания фонда алгоритмов и программ. Поэтому данный класс языков программирования применяют для создания математического обеспечения ЭВМ, включающего в себя управляющие программы, организующие распределение памяти, управление последовательностью выполнения операций, обмен информацией процессора с внешними устройствами и т. п., и обрабатывающие программы, объединяемые в библиотеки стандартных подпрограмм и реализующие собственно процедуры обработки информации (вычисление элементарных функций, решение систем алгебраических и дифференциальных уравнений и т. д.).

Процедурно - ориентированные языки представляют собой языки более высокого уровня формального описания решения задач, позволяющие записывать программы в привычной для пользователя форме в виде терминов без учета особенностей вычислительной машины. Перевод этих программ на язык конкретной ЭВМ осуществляется автоматически с помощью транслятора (специальной программы-переводчика). Использование таких языков позволило решить задачу совместимости программ для различных ЭВМ, упростить процесс их написания и отладки. Отличительной особенностью данного класса языков является их ориентация на конкретные классы задач, что привело к появлению большого числа языков различной ориентации.

По мере развития вычислительной техники и расширения сферы ее использования все больший удельный вес стали приобретать задачи, описания которых выходят за рамки какого-либо одного процедурно-ориентированного языка. Это привело к созданию языков общего назначения, удобных и эффективных для решения любого, имеющего практическое значение класса задач. В настоящее время наиболее полно этим требованиям удовлетворяют языки ПЛ-1, СИМУЛА-67 и АЛГОЛ-68.

Особую группу языков программирования образуют проблемно - ориентированные языки, предназначенные для описания специальных научно-технических проблем. Типичными представителями этой группы являются языки STRESS, разработанный для решения задач конструирования, и ОСС-2 (язык описания структурных алгоритмов и схем), обеспечивающий описание задачи, начиная с самого высокого уровня абстракции (например, уровня архитектуры обобщенной модели семейства ЭВМ) и кончая уровнем принципиальных схем. Для их использования программа помимо исходных данных должна содержать указания, к какому классу следует отнести ту или иную задачу, решаемую на очередном этапе. Это, в свою очередь, требует либо создания универсального для описания рассматриваемых задач языка, интерпретирующего исходные данные, либо разработки алгоритма анализа исходных данных и определения принадлежности каждой частной задачи к тому или иному классу с последующим выбором соответствующей методики ее решения, которая может быть представлена как в машинно-ориентированном, так и в процедурно-ориентированном языке.

Обилие существующих в настоящее время языков программирования, а также различный уровень имеющегося для них математического обеспечения обусловливают важность задачи обоснованного выбора базового языка, так как от правильности ее решения во многом зависит эффективность использования разрабатываемой системы машинного проектирования.

К базовому языку САПР предъявляют следующие основные требования: простота описания входной первичной информации; малые затраты машинного времени на реализацию программы, записанной в символах языка; удобство стыковки отдельных программ; наличие в языке средств описания информации специального вида; возможность использования современного математического обеспечения, представляемого на.одном из процедурно-ориентированных языков; простота внесения изменений в текст программы, записанной в символах языка.

Опыт создания систем автоматизированного проектирования в нашей стране и за рубежом свидетельствует в пользу таких языков программирования, как АЛГОЛ-68, ПЛ-1 и других языков подобного класса.