Лингвистическое обеспечение информационных систем (стр. 1 из 4)

Введение

Термин «автоматизация проектирования» характеризует любую деятельность, в рамках которой ЭВМ находит применение для выполнения трудоемких расчетов, организации хранения и поиска информации, геометрического моделирования и графического отображения результатов, редактирования документации с целью разработки, анализа и видоизменения изделий и процессов. Автоматизация проектирования реализуется с помощью САПР. [2]

Основой САПР является комплекс средств автоматического проектирования, которые представлены совокупностью обеспечения САПР.

Виды обеспечения:

1. математическое;

2. лингвистическое;

3. техническое;

4. информационное;

5. программное;

6. методическое;

7. организационное.

Лингвистическое обеспечение САПР представляет собой совокупность представленных в заданной форме языков (включая термины, определения, правила формализации языка, а также методы сжатия и развертывания языков), необходимых для автоматизированного проектирования. Языки, которые используются в вычислительной технике, являются алгоритмическими. Они служат для задания определенных алгоритмов переработки информации и построены посредством набора символов и системы правил соответствующего языка.[2]

В САПР применяют языки программирования и языки общения человека с ЭВМ.

Лингвистическое обеспечение – это языки общения человека с ЭВМ.

1. Общая характеристика

Лингвистическое обеспечение САПР представляет собой целостную совокупность формальных языков описания информации и алгоритмов ее обработки в процессе автоматизированного проектирования.

Формальный язык – это знаковая система для описания и обмена информацией между людьми, человеком и ЭВМ, различными автоматическими устройствами. [2]

Лингвистическое обеспечение образуется следующими языками:

 программирования;

 управления;

 проектирования.

Языки программирования необходимы для создания программного обеспечения при разработке САПР. К таким языкам относятся, например, Фортран, Си, Паскаль, AutoLISP, язык программирования СУБД FoxPro и др.

Языки управления служат для управления ЭВМ, периферийными устройствами.

Рис. 1. Преобразование информации в САПР

Языки проектирования ориентированы на пользователей-проектировщиков и предназначены для эксплуатации САПР. Эта группа языков условно делится на входные, внутренние и выходные. Входные языки являются средством взаимодействия конечного пользователя с САПР, например, в ходе подготовки исходных данных или формулировки проблемы. Внутренние языки обычно скрыты от рядового пользователя и служат для представления информации, передаваемой между различными подсистемами САПР и ЭВМ. Выходные языки обеспечивают оформление результатов проектирования в текстовом или графическом виде. [1]

Первичными элементами любого языка являются знаки, символы. Заданную конечную их совокупность называют алфавитом. Символы алфавита разделяют на буквы, цифры и специальные знаки (препинания, разделительные, арифметические и логические операции и т. п.). Определенные сочетания символов алфавита образуют слова, из которых составляется словарь языка. Сочетания цифр с десятичной точкой или без нее образуют числа. Слова и числа при помощи специальных знаков объединяются в предложения, а предложения – в тексты.

Правила построения слов называют морфологией языка. В этих правилах предусматривается представление слова в виде префикса, основы и постфикса. В любом языке можно выделить конечные множества определяющих элементов слова и указать конечное число правил формирования из них всего многообразия слов языка. На практике это многообразие часто становится труднообозримым, поэтому ограничиваются использованием специально построенных лексик, составленных из наиболее характерных слов словаря – лексем.

Правила образования предложений и текстов образуют синтаксис языка. Словообразование, морфология и синтаксис языка составляют его грамматику. Смысловую сторону слов, предложений, текстов называют семантикой языка. Алфавит, морфология, синтаксис и семантика дают исчерпывающую характеристику любого формального языка.

В действующих САПР находят применение формальные языки разного уровня сложности и назначения, соответственно многообразию различных задач, решаемых в проектировании. [1]

Лингвистическое обеспечение хорошо развитых САПР можно разделить на две относительно обособленные части – базовую и управляющую, связь между которыми осуществляется при помощи специализированных языковых процессоров-компиляторов, интерпретаторов и т. п.

Базовое лингвистическое обеспечение является языковой основой программного обеспечения САПР и состоит в основном из действующих языков программирования, с помощью которых в комплексе средств САПР, реализуются вычислительные и моделирующие процедуры обобщенного алгоритма проектирования, а также обеспечивается решение сервисных задач.

Управляющее лингвистическое обеспечение состоит из специализированных проблемно-ориентированных языков, которые описывают обобщенный алгоритм проектирования в терминах проектных операций, процедур и задач. В этих языках формируются словарь, синтаксис и семантика, существенно связанные с конкретной предметной областью проектирования. Создание и применение проблемно-ориентированных языков позволяет организовать высокоэффективный и эргономичный процесс управления автоматизированным проектированием. В частности, появляется возможность для осуществления диалогового взаимодействия проектировщика и комплекса технических средств САПР, приближенного к естественному речевому запрос-ответному режиму проектирования. [3]

Как правило, запросы обобщенного алгоритма проектирования, даже на уровне проектных операций' с их промежуточными результатами, требуют комплексного осуществления разнообразных вычислительных и моделирующих процедур, т. е. системного приведения в действие целого ряда элементов и фрагментов базового лингвистического и программного обеспечения САПР. Таким образом, языкам управляющей части лингвистического обеспечения должна соответствовать определенная система агрегирования элементов базового обеспечения. Только при согласовании словарных составов и грамматик управляющих и базовых языков возможна исполнение в системе проблемно-ориентированных заданий.

Для осуществления такого рода связи (перевода директив проектирования с одних языков на другие) приходится создавать специализированные программные комплексы – языковые процессоры.

Управляющее лингвистическое обеспечение и языковые процессоры обычно реализуются в САПР в составе управляющих мониторов, через которые проектировщик и комплекс средств САПР осуществляют свое взаимодействие в процессе проектирования. Работа мониторов обеспечивается, в основном, обычными языками программирования. Она ложится дополнительной нагрузкой на располагаемые вычислительные и иные возможности комплекса средств САПР. Однако при хорошей организации проблемно-ориентированных языков и их трансляции, достигаемые положительные эффекты значительно превосходят потери.

Необходимо отметить, что в хорошо развитых САПР базовое лингвистическое и программное обеспечение относительно инвариантно к типу и классу проектируемого объекта: настолько велики его возможности решения разнообразных типовых задач обобщенного алгоритма проектирования. Управляющее лингвистическое обеспечение и языковые процессоры находятся в большой зависимости от предметной области проектирования. Задачи их создания каждый раз приходится решать в поиске компромисса между преимуществами специализации и широты применения искомых решений. Как управляющее, так и базовое лингвистическое обеспечения допускают различные формы и содержание своей организации. Рассмотрим их подробнее.

2. Управляющее лингвистическое обеспечение

Управляющее лингвистическое обеспечение САПР, описывая обобщенный алгоритм проектирования, предоставляет словарный состав, синтаксис и семантику языковых средств основных операций той или иной типовой проектной процедуры. [3]

Можно говорить о языковых средствах описания целей проектирования, исходных данных, описания объектов, моделей их функционирования, алгоритмов поиска проектных решений и формирования выходных документов. Состав и содержание этих средств определяются в процессе типизации и унификации всего многообразия проектной информации и алгоритмов ее обработки в проблемной области автоматизированного проектирования. Типизация и унификация позволяют выделить конечные множества элементарных данных и операций проектирования с их наименованиями и смысловыми значениями, а также синтаксические и семантические правила описания структурных данных и операций проектирования. В связи с этим в управляющем лингвистическом обеспечении различают языковые средства описания данных, объекта проектирования и задания на проектирование. Для сложных объектов и процессов эти средства могут быть оформлены в виде соответствующих языков.

Язык описания объекта служит для задания свойств проектируемого объекта. С его помощью предусматривается описание таких характеристик, как числовые параметры объекта проектирования; содержание составных частей в подсистемах, а последних – в системах; процессы, протекающие в объекте проектирования и т. п.

Язык описания задания предназначен для указания упорядоченной последовательности действий, направленных на решение задач проектирования. С его помощью осуществляются моделирование функционирования объекта проектирования; поиск оптимальных проектных решений; формирование этих решений в требуемом виде.