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Dezentralisierung in der technischen Datenverarbeitung wird weitergehen:


12.06.1987 - 

Dokumente verteilt bearbeiten und zentral verwalten

* Paul J. Druckman ist President des international tätigen Computer-Grafik-Beratungsunternehmens CAD/CAM Technologies. Diesen Vortrag (erschienen im Tagungsband) hielt er anläßlich der CAT '87 im Rahmen des Anwenderkongresses. Der Nachdruck erfolgt mit freundlicher Genehmigung des Autors.

Die Workstation als "PC des Ingenieurs" hat dessen Arbeitsumgebung seit Beginn der achtziger Jahre stark verändert. Unaufhaltsam erobern Mikros Bereiche, in denen früher Mainframes dominierten. Für Entwurf, Konstruktion und Simulation benutzt der Entwickler heutzutage einen Arbeitsplatzrechner, der über einen grafikfähigen Bildschirm verfügt und an einen Host angebunden ist. In diesem Anwendungsbereich zeichnet sich eindeutig ein Trend in Richtung verteilter Verarbeitung ab.

Um verteilte Verarbeitung in dem genannten Bereich zu erreichen, müssen vier technische Komponenten integriert werden. Diese sind die Prozessor-Einheit, die Kommunikation, die Grafikhardware und die Software. Das Datenmanagement in Ingenieursunternehmen umfaßt drei Bereiche: Designdaten, Analyseprogramme und die daraus resultierenden Informationen. Gegenwärtig sind bei vielen hochtechnisierten Betrieben diese Bereiche auf unterschiedliche Computersysteme verteilt. Diese Firmen haben heute zu kämpfen mit der Inkompatibilität der verschiedenen Hardwaresysteme und der Datenformate, dem Mangel an Hochgeschwindigkeits-Kommunikation und an guten Datenbank-Managementsystemen. Die Festlegung von Standards zur Integration der Verarbeitungshardware, der Kommunikation, der Grafikhardware und der Software wird es mehr Unternehmen als bisher ermöglichen, Büroautomation und den Einsatz von technischen Workstations (für die technische Computergrafiken das wichtigste Element darstellt) zu adressieren.

Das Herz des Computersystems von morgen ist ein Mainframe oder ein Mainframe-Cluster, die die allgemein verwendete Software ebenso wie umfangreiche Datenbanken unterstützen. Anwendungssoftware wird weitgehend von mehreren Benutzern für die Ausführung von speziellen Eingineering-Funktionen genutzt, um den Vorteil von Einzelunterstützung sowie Übungsfunktionen zu erhalten. Der Mainframe hat die Aufgabe, dem ständig steigenden Bedarf an Verarbeitungsleistung nachzukommen. Dieser Bedarf ergibt sich aus den riesigen Verarbeitungsanforderungen der Büroautomation, der Telekommunikation, bei Entwicklungs-Analysen, höheren Programmiersprachen, Datenbanksystemen, der Forderung nach schnelleren Antwortzeiten sowie einfacheren Benutzeroberflächen. Obwohl es teilweise übersehen wird, bedarf es großer Verarbeitungsleistung, um den Computer in der Bedienung einfacher zu gestalten.

Spezialanwendungen können heruntergeladen werden auf Computersysteme, die innerhalb eines Netzwerkes als Fileserver fungieren, das aus Mainframes, Minicomputern und PCs besteht.

Wenn man sich mit Trends bezüglich Computergrafik-Hardware auseinandersetzt, muß man auch dem Mikro- oder Personal Computer gewisse Aufmerksamkeit widmen. Der PC ist ein kostengünstiges Medium, mit dem allen potentiellen Anwendern der Zugriff auf technische Datenbanken ermöglicht wird. Dies erlaubt die Wiederholung von manuell gefertigten Zeichnungen und Entwicklungsprozessen in einer Computerumgebung. Entwickler neigen dazu, in Teams zu arbeiten. Daraus ergibt sich ein großer Bedarf an effizienten Werkzeugen, mit denen technische Informationen innerhalb und außerhalb einer Organisation bewegt werden. Der PC verspricht sogar dem kleinsten Betrieb Vorteile zu liefern, die früher nur Großunternehmen zur Verfügung standen. Er bietet dem Großanwender ein wirksames Mittel, die Bereitstellung von Computertools auf das gesamte Personal auszudehnen. PCs können komplexe Berechnungen durchführen, erlauben den Zugang zu großen Datenbanken und analytischen Programmen, dienen als elektronische Briefkästen und automatisieren das Zeichenbrett. Damit erleichtern sie Problemlösungen.

Mainframe hat weiter Zukunft

So mancher betrachtet den PC als die beste Lösung für technische Computergrafiken, die es jedem Entwickler erlaubt, seine eigene Workstation am Arbeitsplatz zu haben. Die Vermutung, der Mainframe werde verschwinden, ist allerdings nicht begründet. Die intelligente Workstation kann einen großen Teil der Anforderungen des Users erfüllen. Viele Funktionen, die hohe Verarbeitungsleistung erfordern, werden auch weiterhin die Unterstützung des Großrechners benötigen. Hierzu gehören die Verwaltung großer Zeichnungsdatenbanken und Funktionen, die umfangreiche Maschineninstruktionen erfordern, beispielsweise simulierte Schatten, die durch Lichtquellen entstehen (shading), oder die Unterdrückung von dem Betrachter abgewandten Linien bei 3D-Darstellungen. Ein anderer Faktor für die weitere Verwendung von Mainframes sind die Kosten. Viele Softwarepakete können günstiger eingekauft und gewartet werden, wenn sie in einer Multiuser-Umgebung eingesetzt werden.

Die Workstation bietet die Möglichkeit zur echten verteilten Datenverarbeitung. Ziel ist es, die vom Mainframe unabhängigen Funktionen, die auf der Workstation des Entwicklers ausgeführt werden können, zu maximieren und dem Entwickler sowohl die zusätzliche Verarbeitungsleistung des Großrechners als auch die darauf laufenden Tools bereitzustellen, wann immer er sie benötigt. Ein Minicomputer erleichtert den Netzwerkbetrieb und kann als lokaler Host für spezifische Anwendungssoftware wie CAD genutzt werden.

Die grafische Workstation des Ingenieurs setzt sich aus zwei Komponenten zusammen. Dies sind die Bildschirmeinheit und die Cursorsteuerung. Zusammen bilden sie das Medium, über das der Anwender mit dem Rechner kommuniziert. Auf dem Bildschirm werden die Daten angezeigt, die eingegeben wurden und die der User aufgrund seiner Entscheidungen verändert. Die Cursorsteuerung dient der Dateneingabe. Es kann sich hierbei um eine Tastatur, eine Maus oder sogar ein Spracheingabegerät handeln. Die Anforderungen an die Workstation differieren je nach Anwendungssoftware. Hohe Bildschirmauflösung und hohe Toleranz bei der Cursorführung sind häufig gefragte Eigenschaften für CAD-Anwendungen.

Der Trend bei Bildschirmgeräten geht in Richtung höhere Auflösung und Portabilität. Der Rasterbildschirm ist das Instrument der achtziger Jahre. Er ermöglichte erstmals

volle Farbdarstellung ohne Flimmern. Heutzutage sind in einer Entwicklungsumgebung ein Farbbildschirm mit einer Auflösung von 1000 mal 1000 Bildpunkten, 19-Zoll-Diagonale und 60-Hertz-noninterlaced-Bildwiederholrate Standard. Verschiedene Hersteller bieten aufgrund von Kundenwünschen eine noch höhere Auflösung an. Allerdings scheint dieser Wunsch nach mehr Bildpunkten nicht begründet zu sein, da eine höhere Auflösung leicht die Fähigkeit des menschlichen Auges, Details genau zu unterscheiden, überfordern kann.

PCs werden im allgemeinen immer noch mit einem 13-Zoll-Bildschirm mit geringer Auflösung verkauft. Viele PC-Anwender besorgen sich daher zusätzlich einen größeren Monitor mit besserer Auflösung. Immer populärer werden auch Grafikkarten mit einem residenten Speicher, der mit Pan- und Zoom-Funktionen ausgestattet ist. Künftig werden die Hersteller bei der Bildschirmproduktion der realeren Darstellung von Objekten und der Geschwindigkeit, mit der man komplexe Modelle schnell auf den Schirm bekommt, mehr Aufmerksamkeit schenken.

Die Auswahl und Verfügbarkeit von Cursorsteuerungsgeräten ist in erster Linie begrenzt durch die Technik, die im Bildschirm verwendet wird. Die Kontrolle liegt gewöhnlich bei dem System- oder Workstation-Integrator. Gegenwärtig umfaßt das Angebot an Cursorsteuerungsgeräten Digitzer, Maus, Lichtgriffel, Joystick, Rollkugel, Cursor-Steuerungsfeld, Tast-Bildschirm und Pfeiltasten. Spracheingabesysteme sind zwar inzwischen kommerziell verfügbar, allerdings haben Untersuchungen ergeben, daß die Anwender diesen Geräten noch zurückhaltend gegenüberstehen.

Die Akzeptanz für Touch-Screens wird künftig immer größer. Die Weiterentwicklung von tragbaren Flachbildschirmen wird es ermöglichen, diese Geräte flach auf den Schreibtisch zu legen oder auf den Knien des Benutzers zu halten. Derartige Bildschirme eignen sich für menügesteuerte Anwendungen, bei denen keine exakte Cursorkontrolle erforderlich ist.

Eingabe noch verbesserungsfähig

Als Dateneingabegeräte eignen sich darüber hinaus Scanner. Diese Abtastgeräte, die Zeichnungen, Fotografien und Schriftstücke konvertieren können, sind das praktischste Mittel, um über den Berg von Daten in unserer Papierwelt Herr zu werden. Die Weiterentwicklungen auf diesem Gebiet werden eine verbesserte optische Zeichenerkennung und die Verknüpfung von Bildverarbeitung und grafischen Datenbanken zur Folge haben. Scanner sind noch nicht am Ende ihrer technischen Reife angelangt. Sie bieten die interessantesten Aussichten auf künftige Dateneingabegeräte.

Bei Ausgabegeräten zeichnet sich eindeutig der Trend in Richtung Farbe ab. Gegenwärtig erfolgt die Ausgabe von technischen Computergrafiken noch größtenteils in Schwarzweiß. Penplotter, elektrostatische Plotter, Thermo- und Impact-Drucker unterstützen viele User-Applikationen. Wo sich Penplotter im Einsatz befinden, sind sie schnell das gebräuchlichste Farbausgabemedium geworden. Immer populärer für farbige Ausdrucke werden auch die Tintenstrahldrucker. Die am weitesten fortgeschrittene Technik für farbige Druckdarstellungen ist jedoch in Laser- und elektrostatischen Plottern zu finden. Letztere Gruppe (ob farbig oder nicht farbig) bietet hohe Qualität und Geschwindigkeit sowie große Ausgabeformate. Allerdings werden sie auch weiterhin nur für viel Geld zu haben sein.

Weniger bekannt für die Ausgabe von technischen Computergrafiken sind Drucker aufgrund ihrer niedrigen Text- und Grafik-Qualität. Zeilendrucker sind die typischen Arbeitstiere für die hier behandelten Anwendungen. Sie bieten eine höhere Qualität als Punktmatrixdrucker, ihnen mangelt es jedoch an Grafikfähigkeit. Die jüngste Drucktechnik steckt in Laserdruckern und magnetischen Druckköpfen. Letztere gelten als vielversprechend und beherrschen ebenso wie Laserdrucker gemischte Grafik- und Textausgabe.

Die starke Verbreitung von Personal Computern wird auch eine enorme Auswirkung auf die Datenspeichertechnik haben. Die im PC verwendete Software erfordert große Speicherkapazität für Programme und Daten. Das trifft insbesondere zu auf lokale Netze, die einen zentralen Fileserver haben. Das am häufigsten verwendete Speichermedium beim PC ist momentan die Diskette. Der Gebrauch von Floppy-Disks als Datenspeicher wird jedoch zurückgehen, da für die Speicherung oder das Backup selbst von kleinen Datenbanken viele Disketten benötigt werden. Die Winchester-Platte ist das ideale Speichermedium für PCs oder Minicomputer. Festplatten wiederum sind jedoch anfälliger für Verunreinigungen und Headcrashes. Dies kann vermieden werden, wenn das Medium in einer geschlossenen Box untergebracht ist. Nachteilig bei Winchesterplatten wirkt sich aus, daß sie über eine begrenzte Spur-Speicherkapazität verfügen. Mit der Verbesserung der Lese-/Schreibköpfe lassen sich

mehr Datenspuren auf jeder Plattenoberfläche unterbringen. Die Nachfrage nach Winchester-Platten mit einer Kapazität von 100 bis 500 MB wird in Kürze stark ansteigen. Große Speicherkapazitäten verspricht man sich von sogenannten "Stretched Surface Recording Disks", die sich gegenwärtig in der Entwicklung befinden.

Hohe Erwartungen setzen die Anwender in Blasenspeicher und optische Plattenlaufwerke. Blasenspeicher sollen fünfmal schneller und tausendmal so zuverlässig sein wie Diskettenlaufwerke. Gegen die Verwendung von optischen Platten spricht gegenwärtig noch, daß sie nur einmal beschrieben werden können.

Je größer PC-Datenbanken werden, um so höher ist auch das Risiko, große Datenbestände zu verlieren. In lokalen Netzen, in denen eine zentrale Festplatte eine Anzahl von Personal Computern bedient, steigt dieses Risiko. Wenn der Server zusammenbricht, könnten alle Daten verlorengehen, die im Netz verwendet werden. Aus diesem Grund wird der Bedarf an zuverlässigen Daten-Backups ebensogroß sein, wie er im Großrechnerbereich ist. Auf dem PC-Sektor haben die Floppy-Disks das Band als primäres Datenspeicher- und Backup-Medium ersetzt. Mit dem Umschwenken auf Winchester-Platten als dominierendes Speichersystem wird das Band ein bedeutendes Comeback als Backup-Medium erleben. Ein Backup von einer Festplatte mit Disketten zu erstellen, ist zeitraubend und kostenintensiv. In der nahen Zukunft sind Magnetbänder die bequemste, schnellste, flexibelste, zuverlässigste und billigste Alternative für Daten-Backups im PC- und Minicomputer-Bereich und auch für viele Mainframes.

Computer, Eingabe- und Ausgabegeräte sowie Speichermedien stellen integrierte Teile eines Systems dar. Doch erst die Kommunikation macht aus diesen Komponenten ein funktionierendes Gesamtsystem. Darin enthalten sind die Systemarchitektur, lokale Netze, Remote Area Networks und externe Systemkommunikation, beispielsweise Nebenstellenanlagen. Wichtige Kommunikations-Features wie System-Integrations-Plan, Übertragungsraten sowie Arten und Quantitäten von Daten wirken sich auf die Produktivität der Systemabläufe aus. Eine starke Benutzergemeinschaft kann die Hersteller und Systemintegratoren dazu zwingen, Standards für Betriebssysteme und Protokolle zu verbessern und zu akzeptieren.

Die Kommunikation ist der Schlüssel, wenn das Anwendungsspektrum technischer Computergrafiken ausgedehnt werden soll. Die Datenverarbeitungsumgebung bietet das beste Potential, die Produktivität der Anwender und der Ressourcen zu maximieren. Verbesserungen bei der Kommunikation erfordern Programme, die in höheren Sprachen geschrieben wurden und die direkt auf Workstations und PCs eingesetzt werden können. Wenn Industriestandards akzeptiert und für Betriebssysteme, Protokolle und Datenformate implementiert werden, ergeben sich reelle Chancen für die Implementierung effizienter DV-Netzwerke.

Grafik: PCs setzen Standards

Die Zukunft von technischen Computergrafiken ist die verteilte Datenverarbeitung. Es werden mehr Informationen lokal verarbeitet und mehr Informationen zentral verwaltet. Rund 150 000 PCs, die technische Grafiksoftware unterstützen, sind in den vergangenen drei Jahren installiert worden. Dies übersteigt die Gesamtzahl der technischen Grafik-Workstations auf Minicomputern und Mainframes, die in den letzten zehn Jahren installiert wurden, um das Zehnfache. Der PC ist die einzige vorherrschende Kraft in der breit gefächerten Verwendung von technischen Grafiken in Unternehmen unterschiedlicher Größe und Branche. Die Verarbeitungsleistung und Multi-User-Umgebung des PC schaffen die Möglichkeit, Büros zu automatisieren und technische Workstations zu implementieren, bei denen technische Computergrafiken das wichtigste Element darstellen.