第一篇 第2章 CAD系統(tǒng)的硬件和軟件

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計算機輔助設計第一篇CAD基礎CAD基礎第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系統(tǒng)。不同功能的計算機系統(tǒng)。根據(jù)應用范圍和相應軟件的規(guī)模分類：主機系統(tǒng)、小型機系統(tǒng)、件的規(guī)模分類：主機系統(tǒng)、小型機系統(tǒng)、工作站系統(tǒng)、微型計算機系統(tǒng)。系統(tǒng)、微型計算機系統(tǒng)。

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2.1.1微型計算機系統(tǒng)

CAD系統(tǒng)硬件的基本構(gòu)成：微型計算機、圖系統(tǒng)硬件的基本構(gòu)成：微型計算機、系統(tǒng)硬件的基本構(gòu)成形輸入設備、繪圖輸出設備。形輸入設備、繪圖輸出設備。微型計算機的迅速發(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，微機已經(jīng)能基本滿足硬盤、快速圖形加速卡，CAD應用的要求，而且價格越來越低廉。應用的要求，應用的要求而且價格越來越低廉。

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

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1、主機主機由中央處理器(主機由中央處理器(CPU)和主存儲器(內(nèi))和主存儲器(存)兩部分組成。CPU包括控制器和運算器。控兩部分組成。包括控制器和運算器。包括控制器和運算器制器指揮和協(xié)調(diào)整個計算機工作，制器指揮和協(xié)調(diào)整個計算機工作，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)絡信息的處理。部分之間傳送，包括網(wǎng)絡信息的處理。運算器進行算術和規(guī)律運算的輸出。行算術和規(guī)律運算的輸出?？刂破骱瓦\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。計算機輔助設計6

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主存儲器是計算機內(nèi)存，主存儲器是計算機內(nèi)存，主要用來存放指數(shù)據(jù)及運算結(jié)果，令、數(shù)據(jù)及運算結(jié)果，主存儲器一般包括隨機讀寫存儲器(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ⅲ粩嚯娦畔⑷縼G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。速度是表示主機性能的重要指標，速度是表示主機性能的重要指標，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、輸入設備輸入設備是將各種信息轉(zhuǎn)換成電信號，輸入設備是將各種信息轉(zhuǎn)換成電信號，傳遞給計算機。從規(guī)律功能可將輸入設備分類。給計算機。從規(guī)律功能可將輸入設備分類。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輸入一系列點的坐標輸入一個整數(shù)或?qū)崝?shù)值從一組可選擇的目標中選取拾取一個顯示著的圖素輸入一串字符物理設備鼠標、數(shù)字化儀、光標鍵鼠標、數(shù)字化儀、數(shù)字化儀、數(shù)字化儀、鼠標數(shù)字鍵盤鼠標、光標鍵、鼠標、光標鍵、光筆數(shù)字化儀、數(shù)字化儀、光筆字符鍵盤

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

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數(shù)字化儀：數(shù)字化儀：是CAD系統(tǒng)的主要圖形輸入設備系統(tǒng)的主要圖形輸入設備之一。工作是利用電磁感應原理。之一。工作是利用電磁感應原理。使用時游標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)部金屬柵格中相應的感應電流來確定。置靠臺板內(nèi)部金屬柵格中相應的感應電流來確定。光筆：是一種能檢測出光強的裝置，光筆：是一種能檢測出光強的裝置，形狀類似一支圓珠筆。屏幕上的光通過筆孔進入光筆，一支圓珠筆。屏幕上的光通過筆孔進入光筆，經(jīng)過透鏡祖聚集至光導纖維

,過透鏡祖聚集至光導纖維，在進行光電信號的轉(zhuǎn)換和放大整形，輸送給計算機，從而得到其位置。換和放大整形，輸送給計算機，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中。計算機中。其他的輸入設備：觸摸屏、跟蹤球、操縱桿、其他的輸入設備：觸摸屏、跟蹤球、操縱桿、數(shù)碼相機、語音輸入等。數(shù)碼相機、語音輸入等。計算機輔助設計大連理工大學9

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3、輸出設備顯示器：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：打印文字和圖形，(激光、噴墨、,(激光打印機：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備，使用便利、價格低，繪圖設備，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，當需要這些信息時，信息，當需要這些信息時，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，應用較少。磁帶：順序存儲，查詢效率低，應用較少。

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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；軟件是實現(xiàn)CAD各項功能的技術的物質(zhì)基礎；軟件是實現(xiàn)各項功能的技術核心。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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計算機軟件是與計算機系統(tǒng)操作使用有關的程序、規(guī)程、規(guī)則及其相關的文檔資料，程序、規(guī)程、規(guī)則及其相關的文檔資料，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、應用軟件。軟件、應用軟件。

系統(tǒng)軟件支撐軟件應用軟件

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

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(1)操作系統(tǒng)(OperatingSystem,簡稱),)操作系統(tǒng)(,簡稱OS)是對計算機系統(tǒng)硬件及系統(tǒng)配置的各種軟件進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：合理組織計算機系統(tǒng)的工作流程，合理組織計算機系統(tǒng)的工作流程，負責對計算機系統(tǒng)內(nèi)的所有軟件和硬件資源進行監(jiān)控和調(diào)度，系統(tǒng)內(nèi)的所有軟件和硬件資源進行監(jiān)控和調(diào)度，使之協(xié)調(diào)一致、高效率地運行；使之協(xié)調(diào)一致、高效率地運行；為用戶使用計算機提供良好的界面。機提供良好的界面。工作站上常用UNIX系統(tǒng)，是一種多任務、多系統(tǒng)，工作站上常用系統(tǒng)是一種多任務、用戶的操作系統(tǒng)；微機上操作系統(tǒng)有MS-DOS,用戶的操作系統(tǒng)；微機上操作系統(tǒng)有，Windows等；網(wǎng)絡操作系統(tǒng)有NetWare,等網(wǎng)絡操作系統(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)。目前在微機上應用較語言等)。語言等)。目前在微機上應用較多的開發(fā)Windows應用程序的語言有多的開發(fā)應用程序的語言有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。,等計算機輔助設計大連理工大學16

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2、支撐軟件支撐軟件是支撐CAD應用軟件的通用性實用應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：圖形接口標準、繪圖軟件、包括以下類型：圖形接口標準、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)圖形接口標準：為了提高圖形軟件的可移植)圖形接口標準：人們制定了一些圖形接口標準，性，人們制定了一些圖形接口標準，供開發(fā)圖形軟件的程序員使用。軟件的程序員使用。如面向圖形設備的接口標準有CGI,CGM;面向圖形應用軟件的標準有，;面向圖形應用軟件的標準有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。目前廣泛應用的繪圖軟件有：微機上的UG,輯等。目前廣泛應用的繪圖軟件有：微機上的，AutoCAD,Pro/Engineer等。,等(3)分析軟件：用于解決設計中各種數(shù)值計算、)分析軟件：用于解決設計中各種數(shù)值計算、優(yōu)化算法、機構(gòu)分析及有限元分析等問題。優(yōu)化算法、機構(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，,等計算機輔助設計大連理工大學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