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21.09.1984 - 

Computer Aided Design auf Mikrocomputern ist kein Widerspruch mehr:

Der Vorsprung klassischer Systeme schmilzt

CAD-Anwendungen beginnen, Rechenzentrum und Supermini hinter sich zu lassen: 16-Bit-Mikros versprechen einen erheblichen Preisvorteil, wobei ihre Leistung in den Bereich klassischer Minis hineinreichen kann. Der GKS-Standard (Grafisches Kern-System), der auch auf Superminis implementiert ist, sichert dem Anwender eine gewisse Portabilität, wenn er doch einmal umsteigen muß.

Gegenwärtig findet man auf dem CAD-Sektor hauptsächlich zwei Konfigurationen: einerseits den dezidierten CA-Rechner auf Basis eines Prozeß- (oder "Mini"-) Rechners beziehungsweise eines Superminis, der im Gegensatz zum üblichen Mini über 32-Bit-Prozessoren, hochausbaubarem Speicher und größerer Plattenkapazität verfugt, und andererseits den Universalrechner des betrieblichen Rechenzentrums, der ja überwiegend der kommerziellen Datenverarbeitung dient. Mit CAD-Software und Peripherie-Geräten wie Grafik-Terminal und Plotter ist er nun auch der Konstruktionsabteilung zugänglich.

Benutzer teilen sich hohe Leistungsfähigkeit

CAD-Software auf Universalrechnern, das wird vom Konstrukteur oft als unbefriedigend empfunden, muß er sich doch in den allgemeinen Rechenzentrum-Verkehr eingliedern. Zwar verfügen Universalrechner bei entsprechender Größe über eine hohe Leistungsfähigkeit, diese muß aber mit vielen anderen Benutzern geteilt werden - mit den bekannten Nachteilen wie hohen Antwortzeiten, Zusammenbrüchen und so weiter. Üblich sind heute dezidierte CAD-Systeme mit wenigen, beziehungsweise einigen Benutzern.

CAD-Programme sind gekennzeichnet durch ein hohes Rechenaufkommen in Gleitkomma-Arithmetik, und sie sind typischerweise in Fortran geschrieben. Hier haben sich die sogenannten Superminis durchsetzen können. Sie sind für technisch-wissenschaftliche Anwendungen ausgelegt, mit 32-Bit-Prozessoren und wortorientierten Hauptspeichern ausgerüstet. Bai Ausbau des Systems über eine gewisse Anzahl an Arbeitsplätzen hinaus, zeigen sich jedoch auch hier Schwächen durch den Mehrbenutzer-Betrieb. Die üblichen Kosten für einen CAD-Arbeitsplatz an einem solchen System belaufen sich auf 150 000 bis 250 000 Mark.

Seit Aufkommen der 16-Bit-Mikrocomputer, wie sie in den vergangenen zwölf Monaten fast jeder einschlägige Hersteller auf den Markt gebracht hat, wird auch CAD auf Mikrocomputern angeboten. Ein Grund dafür ist natürlich der immense Preisvorteil, denn solche Systeme werden bereits ab 30 000 Mark angeboten. Die Frage ist: Können sie mit erheblich größeren CAD-Rechnern konkurrieren? Wie schnell sie sich durchsetzen werden, wird sich wohl bald zeigen. Grunde für eine rasche Verbreitung gibt es genug.

- Zur Leistung: Die Leistung eines 16-Bit-Mikros der neuesten Generation reicht weit in den Bereich der klassischen Minis hinein und wird in der nahen Zukunft durch die Verbreitung verbesserter Prozessoren noch drastisch steigen. Bei den meisten Rechnern ist es möglich, durch Ausbau mit einem Numerik-Prozessor (zum Beispiel Intel 8087) die Gleitkomma-Arithmetik-Leistung etwa um den Faktor 10 zu steigern. Diese Durchsatzleistung wird nun nicht mehr zwischen mehreren Benutzern aufgeteilt, sondern steht ausschließlich einem Anwender zur Verfügung. Eine oder mehrere Workstations - also Einplatzsysteme, die über ein lokales Netzwerk (LA) auf eine Datenbank zugreifen können, sind effizienter als Multi-User-Systeme. Die Folge sind Zeiten, von denen so mancher Konstrukteur am Großsystem nur träumen kann.

- Zur Anwenderfreundlichkeit: Alle Vorteile des Personal Computing sind hier zu nennen: kein Rechenzentrumsbetrieb, Zugriff zum Rechner unmittelbar nach Benutzerwunsch und nicht eingeschränkt (zum Beispiel durch die Schichtarbeitszeit des Operators im Rechensaal).

- Zu den Betriebskosten: Klimatisierte Räume werden nicht gebraucht. Ein Tisch zum Aufstellen von Rechner und Plotter genügt. Es gibt kein Operating-Personal, eine vorbeugende Wartung ist nicht erforderlich.

- Zur Übertragbarkeit: Für Mikrorechner ist das "Grafische Kernsystem" (GKS - Digital Research Inc.) eingeführt, kürzlich zum FSO-Standard erhoben und bereits verfügbar. Auf der Stufe darunter sorgt GSX (ebenfalls von DRI) dafür, daß die Grafiksoftware zwischen CP/M-Rechnern austauschbar ist. GSX ist sozusagen eine Erweiterung des Betriebssystem-Standards hin zu einem Grafik-Betriebssystem. Es verwaltet analog zu einer Dateiverwaltung die grafischen Ressourcen eines Systems. Solange nicht an diesem Grafikbetriebssystem "vorbeiprogrammiert" wird, sind Grafikprogramme auf Jedem CP/M-Rechner lauffähig. Dies sichert die bisherigen Investitionen, wenn man vielleicht gezwungen ist, den Hardware-Hersteller zu wechseln.

- Zur Ausbaufähigkeit: Solche Systeme sind keineswegs primär für Kleinbetriebe gemacht, obwohl diese wegen der günstigen Kosten hier erstmals Gelegenheit erhalten, ins CAD einsteigen zu können.

Für Mittelständler ist jeder weitere Arbeitsplatz gleichbedeutend mit der Verfügbarkeit eines weiteren Rechners. Daten werden im einfachsten Fall zwischen den verschiedenen Arbeitsplätzen durch Wechsel der Disketten ausgetauscht. Der Plotter wird durch einen Schnittstellen-Verteiler von mehreren Plätzen aus genutzt. Einige Mikro-Hersteller bieten jedoch auch an, die Mikros über ein LAN (Local Area Network) an einen Zentralrechner etwa gleicher Größenordnung zu koppeln, der dann einen großen Massenspeicher, Drucker oder Plotter verwaltet. Typischerweise werden auf diese Art bis zu 16 Mikros zu einem Gesamtsystem von Arbeitsstationen verbunden, die alle auf eine dann größere Datenbasis zugreifen. Dabei bleibt jeder Anwender unabhängig, jeder verfügt weiterhin über "seinen" Rechner.

Als ein exemplarisches Beispiel soll ein spezialisiertes CAD-System auf Mikrocomputerbasis vorgestellt werden. Es existiert in zwei Ausführungen: eine für die mechanische Konstruktion (Maschinenbau, Architektur, Vermessung) und eine zweite, die für die Gegebenheiten der "symbolischen Konstruktion") entwickelt ist das heißt für die Einsatzbereiche Elektronische Schaltung und Layout; Elektronische Stromlaufpläne; Anlagenbau; Hydraulik; Pneumatik; Prozeßdarstellung.

Für Spezialfall optimiert

In den aufgezählten Bereichen werden keine maßstabsgerechten Zeichnungen sondern schematische Funktionspläne angefertigt. Die Erfordernisse sind daher erheblich anderer Natur als im (ersten) Bereich der "Mechanik". Durch Spezialisierung auf die symbolische Konstruktion erreicht das System in zweierlei Hinsicht eine wesentlich gesteigerte Leistung:

- Es ist effizient für den Rechner.

Datenstrukturen und Algorithmen wurden nicht für allgemeine Anwendungen ausgelegt sondern für einen Spezialfall optimiert. Insbesondere konnte weitgehend auf Real-Arithmetik verzichtet werden, was sich auf den Speicherplatzbedarf und noch stärker auf das Laufzeit-Verhalten auswirkt.

- Es ist effizient für den Benutzer.

Das System konnte durch die einmal angestrebte Spezialisierung weitgehend an menschliche Arbeits- und Vorgehensweisen angepaßt werden. Der Schulungsaufwand ist als gering anzusehen - es kann eher von einer Eingewöhnung gesprochen werden.

Das System wird zur Zeit auf einem Rechner NCR DM V - mit zusätzlichem Grafikprozessor NEC 7220 und zusätzlich 96 KByte - betrieben, und zwar in folgender Konfiguration:

Betriebs-System CP/M-86 mit GSX;

Hauptspeicher 256 KByte;

externer Speicher: 2x320 KByte auf Disketten oder wahlweise 10 MBit auf Winchester;

Grafik Bildschirm 640x400 Bildpunkte - monochrom, wahlweise achtfarbig;

deutsche Tastatur mit 20 Befehlstasten;

DIN-A3-Plotter.

Mikrocomputer sind in allen Bereichen der Datenverarbeitung auf dem Vormarsch. Von einigen Herstellern wurde für die hier angesprochenen Einsatzfälle bereits 32-Bit-Prozessoren angekündigt. Die bei Mikros üblicherweise verwendeten Winchesterlaufwerke stoßen inzwischen in den 100-MBit-Bereich vor, Disketten werden bald mit den in Entwicklung befindlichen Aufzeichnungsverfahren einige MB speichern können. Kurz: Der Vorsprung heute noch üblicher Systeme wird bald geschmolzen sein.

Aus microcomputerwelt 9/84, einer Schwesterzeitschrift der COMPUTERWOCHE.