Разделы и вопросы программы
Экзамен по специальности – это неотъемлемая часть государственной аттестации научных и научно-педагогических кадров.
Экзаменующийся должен показать высокий уровень теоретической и профессиональной подготовки, знание общих концепций и методологических вопросов систем автоматизации проектирования, истории их формирования и развития, глубокое понимание основных разделов, а также умение применять свои знания для решения исследовательских и прикладных задач систем автоматизации проектирования.
В основу программы положены следующие вузовские дисциплины: «Теория вычислительных процессов и структур», «Обработка экспериментальных данных», «Вычислительная математика», «Базы данных».
Введение
Значение и роль автоматизации проектирования для научно-технического прогресса. Цели автоматизации проектирования. Применение ЭВМ в САПР. Использование САПР в строительной области.
Основные понятия, применяемые в САПР. Состав и структура САПР.
Понятие "проектирования". Понятие автоматизации проектирования, основные функции САПР. Основные принципы создания САПР. Понятие, назначение подсистем САПР. Проектирующие подсистемы. Обслуживающие подсистемы. Программно - технические средства САПР. Их классификация. Взаимодействие подсистем и комплексов САПР. Классификация САПР.
Взаимодействие САПР с другими автоматизированными системами.
Обеспечение САПР. Состав и классификация. Формализация процесса проектирования.
Структура САПР. Уровни САПР. Математическое обеспечение САПР, программное обеспечение, общесистемное и специальное ПО, информационное обеспечение, техническое обеспечение САПР, лингвистическое обеспечение, организационное обеспечение САПР.
Основные понятия. Блочно-иерархический подход к процессу проектирования. Аспекты проектирования. Составные части процесса проектирования. Способы организации процесса проектирования. Общая схема процесса проектирования.
Математическое обеспечение САПР.
Общие сведения о моделировании и использовании математических моделей в САПР. Методы построения математических моделей. Особенности математических моделей на различных иерархических уровнях описания объектов. Понятие об областях адекватности моделей. Точность численных методов при расчете с использованием вычислительной техники.
Сравнение методов конечных разностей, конечных элементов и граничных элементов. Этапы применения МКЭ. Примеры анализа технических объектов с помощью МКЭ.
Численные методы анализа объектов на микро - и макроуровнях. Метод Гаусса для решения систем линейных алгебраических уравнений. Методы Ньютона, Якоби и простой итерации для решения систем нелинейных уравнений и трансцендентных уравнений. Численные методы интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений.
Представление сложных вычислительных и информационных систем в виде систем массового обслуживания, применение методов имитационного моделирования для анализа функционирования САПР. Статистический анализ. Метод наихудшего случая. Метод стохастических испытаний. Статистическая обработка результатов.
Основные положения геометрического моделирования. Способы задания графической информации - структурно-символический, аналитический, координатный. Разновидности математических моделей геометрических объектов. Элементы графических изображений. Основные графические операции. Методы визуализации результатов расчета. Математические методы построения реалистических изображений.
Лингвистическое обеспечение САПР.
Классификация языков САПР. Примеры входных языков для описания схем. Назначение, возможности и примеры операторов в графических языках. Общецелевые и специализированные языки имитационного моделирования вычислительных и информационных систем. Диалоговые языки. Необходимость создания интерактивной системы. Режим и типы диалога. Проектирование диалога. Средства помощи пользователю.
Экспертные и интеллектуальные системы. Системы поддержки принятия решений. Применение нечеткой логики. Системы нечеткой логики. Методы обучения интеллектуальных систем предпочтениям пользователя. Использование экспертных данных.
Информационное обеспечение САПР.
Понятие о банках и базах данных. Требования к банкам данных. Системы управления базами данных. Типы структур баз данных.
Иерархические, сетевые и реляционные структуры. Логическая и физическая организация баз данных. Организация доступа к данным. Языки запросов. Разновидности банков данных. Базы данных. Распределенные базы данных. СУБД. Понятие целостности данных. Проектирование баз данных для САПР.
Программное обеспечение САПР.
Функциональное назначение программного обеспечения САПР. Принципы построения и методы разработки программного обеспечения САПР. Этапы проектирования ПО САПР. Требования к ПО САПР. Критерии оценки надежности работы ПО САПР. Качество ПО САПР.
Назначение и основные функции операционных систем. Идентификация наборов данных, организация хранения данных в запоминающих устройствах прямого доступа. Понятие о переносимости программ. Возможности визуализации, предоставляемые операционными системами.
Специальное программное обеспечение, пакеты прикладных программ. Типы пакетов, их состав. Мониторы, их функции. Языковые процессоры. Трансляторы, ассемблеры, интерпретаторы. Понятие о компиляции и интерпретации. Фазы трансляции. Лексический и синтаксический анализ. Элементы теории формальных грамматик. Порождающие грамматики. Контекстно-связанные и контекстно-свободные грамматики и языки. Задачи разбора. Примеры пакетов прикладных программ САПР.
Встраиваемые языки. Примеры существующих встраиваемых языков. Предоставляемые возможности. Взаимодействие с графическим пользовательским интерфейсом.
Разработка программного обеспечения САПР. Парадигмы программирования. Правила структурного программирования. Экстремальное программирование. Объектно-ориентированный дизайн. Организация работы коллектива программистов.
Техническое обеспечение САПР.
Назначение и классификация средств программной обработки данных. Семейства ЭВМ, используемые в САПР, их характеристики. Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы. Специализированные процессоры. Назначение и характеристики различных типов оперативных и внешних запоминающих устройств. Назначение, разновидности, характеристики и принципы функционирования устройств ввода-вывода и устройств подготовки информации. Назначение, разновидности и принципы функционирования кодировщиков графической информации, графопостроителей и координатографов. Автоматизированные места проектировщиков и интерактивно-графические системы. Их состав и режимы функционирования. Вычислительные сети САПР. Классификация вычислительных сетей. Аппаратура передачи данных.
САПР в строительной отрасти, области архитектуры и дизайна. Системы комплексного проектирования.
Применение САПР в области строительства. Основные задачи, решаемые САПР. Классификация существующих систем, их цели и задачи.
Создание реалистичных изображений и анимации. Подготовка презентаций. Использование библиотек.
Структура и состав систем комплексного проектирования. Интеграция приложений в рамках единой системы.
Литература
1. . , омпиляторы. Принципы, технологии, инструменты. – М: Вильямс, 2008.
2. кстремальное программирование. Библиотека программиста. – СПб: Питер, 2002.
3. , , , риемы объектно-ориентированного программирования. Паттерны проектирования. – СПб: Питер, 2004.
4. Марков, данных. Введение в теорию и методологию : учеб. / , . - М. : Финансы и статистика, 2006. - 510 с..
5. Норенков, автоматизированного проектирования : учеб. / . - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Изд-во МГТУ им. , 2006. - 447 с..
6. Разработка САПР: в 10 кн. / под редакцией . – М: Высшая школа, 1990.
7. нтерактивная компьютерная графика. – М: Вильямс, 2001
