第二节 CAD与CAM系统的组成

一、CAD系统的组成

CAD系统由一整套的配套设备和软件包组成，因此称为CAD系统。即CAD系统是指进行CAD作业时，所需的硬件及软件两大部分的集合。硬件是系统的设备部分（就好比一个人的身体部分），用来完成具体的工作，是系统的执行机构。软件是系统的程序和指令部分（就好比一个人的思想、灵魂、知识、经验、技能等），主要负责“告诉”硬件该干什么，怎么干，因而被称为指挥机构。硬件和软件是一个有机的统一体，两者互相依存，也互为基础，离开了软件的硬件，就好像没有思维的人体，什么事情也干不了，而离开了硬件的软件，功能再强大，也无从实现。

（一）CAD系统的硬件

硬件系统包括：高性能主机（高速CPU、大容量内存等）、大容量辅助存储器（硬盘、光盘、U盘等）、分辨率较高的彩色显示器、高品质的显卡（较大的显示缓冲内存、较高的刷新率）等。CAD系统的硬件配置与通用计算机有所不同。系统主机机型和CPU速度更快，内存和辅助存储器容量更大，显示器和显卡性能更高，图形输入设备和图形输出设备种类更多。其配置要视所设计产品的生产规模、复杂程度、设计工作量大小、丰富的输入设备（如鼠标器、数字化仪、扫描仪、数码相机等）以及与实际应用相配套的输出设备（如绘图仪、高档彩色打印机）等情况而定；即外围设备应由通用（计算机本身具备）和专用两部分组成。由于染色（印花）CAD系统的通用部分在计算机基础教学中已经学过，这里不再重复。专用部分的设备专业性强，后面要作专门介绍。

（二）CAD系统的软件

计算机软件是指控制计算机运行，并使计算机发挥最大功效的各种程序、数据及各种文档。这里所指的文档是关于程序的各种规格说明书，如系统设计说明书和使用说明书等。文档是程序设计的依据，它的设计和编制的水平在很大程度上决定了软件的质量。具备了CAD硬件之后，软件配置水平决定了整个CAD系统性能的优劣。因而，硬件是CAD系统的物质基础，而软件则是CAD系统的核心。从CAD系统发展趋势看来，软件占据着愈来愈重要的地位，软件的成本目前已超过了硬件，从事CAD工作的工程技术人员应十分重视软件工作。

CAD系统的软件可分成三个层次：系统软件（一级软件）、支撑软件（二级软件）和应用软件（三级软件）。系统软件是与计算机硬件直接关联的软件，一般由软件专业人员研制 。它起着扩充计算机的功能和合理调度与运用计算机的作用。系统软件有两个特点：一是公用性，无论哪个应用领域都要用到它；二是基础性，各种支撑软件及应用软件都需要在系统软件支持下运行。支撑软件是在系统软件基础上研制的，它包括进行CAD作业时所需的各种通用软件。应用软件则是在系统（基础）软件及支撑软件支持下，为实现某个应用领域内特定任务而编制的软件。下面分别介绍这三类软件。

1.系统软件

系统软件是居于计算机系统中最靠近硬件的一层，主要用于计算机的管理、维护、控制及运行，以及计算机各程序的翻译、装入和运行，软件具有通用性。它有以下几类：

（1）操作系统：它是最重要的系统软件。从用户角度来看，操作系统是用户和计算机硬件之间的桥梁，用户通过操作系统提供的命令和有关规范来操作和管理计算机。尽管操作系统没有一个被普遍接受的定义，但普遍认为：操作系统是管理软件、硬件资源，控制程序运行，改善人机界面，合理组织计算机工作流程并为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。其主要功能有：

①文件管理，即在磁盘上建立、存储、删除、检索文件。

②设备管理，即管理计算机输入、输出等硬件设备。就我国的CAD领域而言，绝大部分的软件操作平台都是基于Windows的，现在主要是使用Windows XP、Windows 7作为CAD软件的应用环境。随着Windows 8等新操作系统的问世，CAD软件的应用环境也会随之改变。中高端工作站、大型服务器一般都采用Unix、Linux操作系统，支持网络文件系统服务，可多用户、多任务同时作业，协调各用户之间分时运行，安全、稳定、功能强大。其在国外系统上用得较多，在国内市场上的占有份额比较低，因而在CAD设计领域使用较少。

（2）编译系统：其作用是将用高级语言编写的程序，翻译成计算机能够直接执行的机器指令。有了编译系统，用户就可应用接近于人类自然语言和数学语言的方式来编写程序，翻译成机器指令的工作交由编译系统去完成。这样就有可能使非计算机专业的各类工程技术人员很容易地应用计算机来实现其目的。

2.支撑软件

支撑软件是CAD系统中的核心，它是为满足CAD工作中一些用户共同需要而开发的通用软件。在种类繁多的商品化支撑软件中比较通用的有以下几类：

（1）计算机分析软件：主要用来解决工程设计中各种数值计算问题。

（2）图形处理软件：可分为图形处理语言及交互式绘图软件两种类型。

①图形处理语言：既具有较强的计算机能力，又具有图形显示或绘图功能。

②交互式绘图软件：它可用人机交互形式（如菜单方式、问答式）生成图形，进行图形编辑（对图形增删、缩放、平移等），标注尺寸，拼装图形等图形处理工作，减少了编程的麻烦。

（3）数据库管理系统：为了适应数量庞大的数据处理和信息交换的需要而开发的数据库管理系统，除了保证数据资源共享、信息保密、数据安全之外，还能尽量减少数据库内数据的重复。

（4）计算机网络工程软件：包括服务器操作系统、文件服务器软件、通讯软件等。应用这些软件可进行网络文件系统管理、存储器管理、任务调度、用户间通讯、软硬件资源共享等工作。计算机网络工程软件随微机局域网产品一起提供。

计算机网络按所覆盖的地理位置，可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）三种。广域网用于地区之间的通信，距离可达几百公里以至上千公里。而局域网用于一栋建筑物内或分布面积跨度仅数公里内的计算机间的通讯。CAD系统所采用的网络一般为能访问Internet的局域网。一方面，通过局域网，进行设计的各机器之间可以相互通讯、共享素材和打印机、交换设计样稿、资料收集、刻录等；另一方面，可以从因特网上搜索CAD信息、资料，启发设计思路，并通过电子邮件等方式与远方的客户或用户进行交流或业务洽谈等。

3.应用软件

这类软件是为解决某一具体问题而由用户结合当前设计工作需要自行研究开发或软件公司开发的，它具有很强的针对性和实用性。测色配色软件和印花分色软件，就是在颜色数据化、专业知识和印染专家经验的基础上和计算机专家联合研究开发的专用软件，有关知识在后面的章节依次讲解。

按照设计环境中计算机参与以及相互协作的程度不同，可将设计系统划分为单机CAD系统和网络化CAD系统。单机CAD系统是安装在一台计算机中进行独立工作的CAD系统，染色CAD系统就属此类。设计的全过程如信息的采集、加工、处理、输出等，都由一台计算机以及它的周边设备所完成。在经济全球化和网络技术高速发展的今天，基于因特网/企业内部网的网络化，CAD系统得到高速发展。网络化CAD系统可以在网络环境中由多人、异地进行产品的定义与建模、产品的分析与设计、产品的数据管理和数据交换等，是实现协同设计的重要手段，可为企业利用全球资源进行产品的快速开发提供支持。印花CAD系统一般采用网络化系统。

二、CAM系统的组成

CAM系统同样由计算机硬件和控制软件组成，软件是针对机械加工而设计的加工控制软件，与CAD系统不同的是，CAM系统还包括由控制软件控制的、具备加工能力的物理设备。