LOS
SISTEMAS CAD/CAM/CAE.
La
automatización de los procesos industriales a través de los años ha dado lugar
a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a
una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el
campo mecánico, la introducción de los computadores, y sobre todo el control y
la regulación de sistemas y procesos.
La
incorporación de los computadores en la producción es, sin lugar a dudas, el
elemento puente que está permitiendo lograr la automatización integral de los
procesos industriales. La aparición de la microelectrónica y de los
microprocesadores ha facilitado el desarrollo de técnicas de control complejas,
la robotización, la implementación de sistemas de gobierno y la planificación.
Todos éstos elementos llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la
productividad y la mejora de calidad del producto.
La
primera época de la automatización estuvo marcada por la aplicación de
dispositivos capases de controlar una secuencia de operaciones y el comienzo
del estudio sobre la regulación automática. Además, a nivel de empresa, se
desarrolló el concepto de producción continua tanto para la fabricación de
productos típicamente continuos, como para los de tipo discreto.
La
segunda época, desde la 2da. Guerra Mundial hasta nuestros días, se ha
caracterizado por la aparición de la microelectrónica y con ello la de los
computadores, y a su vez por el gran avance de la Teoría del Control. También
en ésta época, la introducción de los robots industriales en la fabricación de
series pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la flexibilidad y
autonomía de la producción.
El
diseño electrónico asistido por ordenador, que personalizar emos mediante las
siglas D.E.A.O. o su equivalente anglosajón de C.A.D./C.A.M. de tipo general.
Las
principales aplicaciones del CAD/CAM se dan en dos campos de acción: el
mecánico y el electrónico, dominando el primero con un 58 % del mercado,
mientras que el diseño electrónico alcanza solo el 19 %, según datos referidos
a 1988.
Esto
debido al que el nivel tecnológico al que se ha llegado exige un gran
conocimiento del mismo a la hora de diseñar programas de realizar de circuitos
integrados, principalmente.
El
mercado de CAD electrónico, conocido como EDA (Electronic Design Automation) ha
experimentado, a lo largo de 1989, una serie de uniones, fusiones y alianzas
entre empresas del sector que posibilitan la oferta de una serie de
productos
capaces de funcionar en entornos más amplios.
-A
los finales de los 80, las tecnologías de integración RISC y CISC ponen a
disposición del fabricante de software máquinas sin limitaciones tecnológicas,
capases de desarrollar aplicaciones cada ves mas complejas, de modo que los
actuales PC`s equipados con el 80386 o 80486, se solapan tanto en
prestaciones
de la CPU como en el precio con las actuales workstations, término que va
ligado indisolublemente cada vez que se habla de CAD/CAM/CIM/CAE.
En
éste tipo de técnicas en donde el CAD/CAM/CAE ha puesto de relieve la
importancia de automatizar informáticamente cualquier proceso industrial desde
el diseño hasta la fabricación. Esta informatización va a incidir de forma
directa sobre el proceso de varias formas:
*
Reducción de tiempos y mayor sencillez en la etapa de diseño.
*
Seguridad de un correcto funcionamiento, ya que se han simulado el prototipo
sin necesidad de construirlo.
*
Fácil integración, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricación.
*
Obtención de un producto económico, de óptima calidad y en el menor tiempo
posible.
CARACTERISTICAS
DEL OrCAD/SDT
El
paquete OrCAD/SDT consiste de un programa de dibujo esquemático llamado DRAFT,
un editor de objetos ó partes de librería llamado LIBEDIT y otras UTILERIAS,
también cuenta con una serie variada de librerías.
a)
DRAFT
Es
el programa de dibujo esquemático que auxilia a crear, editar y respaldar hojas de trabajo
esquemático, DRAFT cuenta con una serie de menús y submenús en los cuales
maneja muy variados comandos que lo hacen poderoso para la elaboración de
diagramas esquemáticos.
b)
LIBRERIAS
Están
incluidas con OrCAD/SDT algunas librerías que usan dispositivos de los más
comúnmente utilizados en la Industria.
Ejemplo
de estas librerías son:
AS,
ECL,TTL,
CMOS,
MEMORI
COMPONENTES
DISCRETOS,
COMPONENTES
ANALOGICOS,
MICROPROCESADORES,
DISPOSITIVOS
PERIFERICOS,
ETC.
OrCAD/SDT
te permite crear tus propias librerías o modificar
las
existentes mediante dos caminos muy sencillos:
1)
Invocando el editor de objetos gráficos llamado LIBEDIT,
que
cuenta al igual que el DRAFT de una serie de menús con comandos que se pueden
usar para crear o modificar un componente de alguna librería en pantalla y
luego adicionarlo nuevamente a la librería existente.
2)
Usando un editor de textos para crear una librería fuente. Una librería fuente es un archivo de texto
en código ASCII que contiene instrucciones del Lenguaje de Descripción de
Símbolos del OrCAD. Entonces se corre la utilería llamada
COMPOSER
sobre ésta librería fuente para producir el archivo de datos que será utilizado
como librería por el OrCAD/SDT.
c)
PROGRAMAS DE UTILERIA
OrCAD/SDT
incluye los siguientes programas de utilería:
1.-
ANNOTATE
Este
programa busca un orden y actualiza automáticamente todas las referencias designadas de los
componentes. También actualiza los números correspondientes a cada pin asociado
con la referencia designada. ANNOTATE puede manejar hojas de trabajo múltiples,
muy largas o complejas.
2.-
BACKANNO
Esta
utilería actualiza todas las referencias designadas de los componentes en el
diseño. Una lista de referencias designadas anteriores y nuevas son la entrada
al programa y es usada para actualizar la hoja de trabajo.
3.-
CLEANUP
Esta
utilería checa el cableado, buses, puntos de unión, etiquetas y otros objetos
que son colocados sobre la hoja de
trabajo. CLEANUP elimina los cables, buses, puntos de unión que están
duplicados y avisa mediante un mensaje que objetos de la hoja de trabajo están.
4.-
COMPOSER
Si
se elige un editor de texto para crear partes de una librería, COMPOSER es la
utilería que convierte tu parte creada como archivo fuente a un archivo objeto
que será usado como una parte de librería utilizable por el programa DRAFT y
por otras utilerías.
5.-
CROSSREF
Esta
utilería busca en el archivo esquemático información de todas las partes
utilizadas y crea una lista de referencias cruzadas que indica la localización
de cada parte utilizada.
6.-
DECOMP
Si
se elige un editor de texto para crear partes de una librería, DECOMP es un
decompilador de librerías que auxilia a convertir un archivo objeto como
librería del OrCAD a un archivo fuente. Con esto se puede entonces editar el
archivo
usando
un editor de textos estándar para hacerle modificaciones a una librería ya
creada.
7.-
ERC
Esta
es una utilería que desarrolla modelos eléctricos para checar el diagrama
esquemático de la hoja de trabajo. El programa checa cortocircuitos,
conexiones, y otros errores comunes.
8.-
LIBARCH
Esta
utilería toma todas las partes de una librería usadas en un archivo esquemático
y hace una librería fuente que contiene únicamente las partes que son
utilizadas por este archivo esquemático.
9.-
LIBEDIT
Esta
utilería auxilia a crear partes de librería en pantalla. Con este editor de
objetos, se pueden usar comandos similares a los del OrCAD/SDT para construir o
modificar una parte de librería en pantalla y adicionarla a una nueva librería
o a
alguna
ya existente. LIBEDIT convierte automáticamente el gráfico creado en pantalla
en un dato objeto que el OrCAD/SDT puede usar.
10.-
NETLIST
Este
programa genera una lista de redes y conexiones del diseño de la hoja de
trabajo en estos formatos:
a)
ALGOREX
b)
APPLICON
c) CADNETIX
d) CALAY
e) COPUTERVISION
f) EE DESIGNER
g) EDIF
h) FLAT EDIF
i) FUTURENET
j) INTERGRAPH
k) MULTIWIRE
l) PCAD
m) SPICE
n)
RACAL-REDAC
ñ)
SALT
o)
SCICARDS
p)
TANGO
r)
TELESIS
NETLIST
también genera una lista general del cableado del diseño esquemático de la hoja
de trabajo.
11.-
PARTLIST
Esta
utilería sumariza todas las partes usadas en el esquemático
de
la hoja de trabajo. Se puede identificar la información perdida
mediante
un reporte de PARTLIST.
12.-
PLOTALL
Mediante
ésta utilería podemos delinear el dibujo del esquemático
creado
en la hoja de trabajo. Este dibujo pasa a ser una archivo
que
puede ser cargado por algún programa de gráficos.
13.-
PRINTALL
Mediante
ésta utilería podemos imprimir el esquemático creado en
la
hoja de trabajo.
14.-
TREELIST
Es
un programa que busca la organización jerárquica de las hojas
de
trabajo para mostrar la estructura, nombres de la hoja, nombres
del
trayecto de la hoja siguiendo el orden jerárquico.
2.
Procesadores: CISC y RISC
Los
procesadores se agrupan hoy en dos familias, la más antigua
y
común de las cuales es la "CISC" o "Complex InstructionSet
Computer":
computador
de set complejo de instrucciones. Esto corresponde
a
procesadores que son capaces de ejecutarun gran número de
instrucciones
pre-definidas en lenguaje de máquina
(del
orden del centenar).
Desde
hace unos años se fabrican y utilizan en algunas máquinas
procesadores
"RISC" o "Reduced Instruction Set Computer",es decir
con
un número reducido de instrucciones. Esto permite una
ejecución
más rápida de las instrucciones pero requierecompiladores
(o
sea traductores automáticos de programas) más complejos ya que
las
instrucciones que un "CISC" podríaadmitir pero no un
"RISC",
deben
ser escritas como combinaciones de varias instruciones
admisibles
del "RISC". Se obtieneuna ganancia en velocidad por
el
hecho que el RISC domina instrucciones muy frecuentes mientras
son
operaciones menosfrecuentes las que deben descomponerse.
Dentro
de muy poco los usuarios dejaran de hacerse la pregunta
¿
RISC O CISC ?, puesto que la tendencia futura, nos lleva a
pensar
que ya no existiran los CISC puros.
Hace
ya tiempo que se ha empezado a investigar sobre microprocesadores
"hibridos",
es decir, han llevado a cabo el que las nuevas CPU's
no
sean en su cien por cien CISC, sino por el contrario, que estas
ya
contengan algunos aspectos de tecnologia RISC. Este proposito se
ha
realizado con el fin de obtener ventajas procedentes de ambas
tecnologias
(mantener la compatibilidad x86 de los CISC, y a la vez
aumentar
las prestaciones hasta aproximarse a un RISC), sin embargo,
este
objetivo todavia no se ha conseguido, de momento se han introducido
algunos
puntos del RISC, lo cual no significa que hayan alcanzado un
nivel
optimo.
Realmente,
las diferencias son cada vez mas borrosas entre las
arquitecturas
CISC y RISC. Las CPU's combinan elementos de ambas
y
no son faciles de encasillar. Por ejemplo, el Pentium Pro traduce
las
largas instrucciones CISC de la arquitectura x86 a microoperaciones
sencillas
de longitud fija que se ejecutan en un nucleo de estilo RISC.
El
UltraSparc-II de Sun, acelera la decodificacion MPEG con unas
instrucciones
especiales para graficos; estas instrucciones obtienen
unos
resultados que en otros procesadores requeririan 48 instrucciones.
Por
lo tanto a corto plazo, en el mercado coexistiran las CPU's RISC
y
los microprocesadores hibridos RISC - CISC, pero cada vez con
diferencias
mas difusas entre ambas tecnologias. De hecho, los
futuros
procesadores lucharan en cuatro frentes :
-Ejecutar
mas instrucciones por ciclo.
-Ejecutar
las instrucciones en orden distinto del original para
que
las interdependencias
entre
operaciones sucesivas no afecten al rendimiento del procesador.
-Renombrar
los registros para paliar la escasez de los mismos.
-Contribuir
a acelerar el rendimiento global del sistema, ademas
de
la velocidad de la
CPU.
A
continuacion pasaremos a comentar brevemente algunas de las CPU's, recien
salidas o proximas a salir:
3.
Kripton - 5 O K5 De Amd
Estado
Actual : Muestras comerciales.
Velocidad
Prevista : 120 Mhz
Rendimiento
Estimado : Entre 109 y 115 SPECint92.
Proceso
de Fabricacion : CMOS de tres capas de metal.
Tamaño
de la Tecnologia de Proceso : 0'35 micras
Ventajas
Tecnologicas :
Microarquitectura
superescalar de cuatro vias
Nucleo
de tipo RISC desacoplado
Ejecucion
especulativa con reordenacion de instrucciones
Desventajas
Tecnologicas :
Velocidades
de reloj inferiores a las inicialmente previstas
Las
extensas pruebas de compatibilidad han retrasado el lanzamiento
Donde
Consultar : http : // www.amd.com
4.
Pentium pro de intel
Estado
Actual : Inicios de produccion.
Velocidad
Prevista : 150 Mhz
Rendimiento
Estimado : Entre 220 SPECint92; 215 SPECfp92
Proceso
de Fabricacion : BiCMOS.
Tamaño
de la Tecnologia de Proceso : 0'6 micras
Ventajas
Tecnologicas :
Paquete
multichip que integra una cache secundaria de 256 KB que se comunica con la CPU
a la misma velocidad del procesador
Microarquitectura
superescalar con reordenacion de instrucciones
Superpipelines
incluidos para permitir altas velocidades de reloj.
Desventajas
Tecnologicas :
Alto
precio de fabricacion del paquete multichip
Microarquitectura
optimizada para software de 32 bits,
que
tienen rendimiento pobre con codigo de 16 bits
Consumo
de energia y disipacion de calor totalmente inapropiadas
para
ordenadores portatiles
5.
Mips
Estado
Actual : Primeras pruebas de produccion
Velocidad
de reloj Prevista : 200 Mhz
Rendimiento
Estimado : 300 SPECint92 y 600 SPECfp92
Proceso
de Fabricacion : CMOS
Tamaño
de la Tecnologia de Proceso : 0'35 micras
Ventajas
Tecnologicas :
Este
chip de 64 bits tiene cinco pipelines funcionales,
por
lo que puede llegar a ejecutar cinco instrucciones
por
ciclo de reloj. Con dos unidades de coma flotante de
precision
doble, el R10000 esta optimizado para sostener
un
alto rendimiento de coma flotante.
Desventajas
Tecnologicas :
Para
optimizar el rendimiento, la memoria cache secundaria
externa
tiene que fabricarse con costosa tecnologia
SRAM.
6.
Sun microsystems
Estado
Actual : Diseño
Velocidad
de Reloj Prevista : de 250 a 300 Mhz
Rendimiento
Estimado : De 350 a 420 SPECint92 y de 550 a 660 SPECfp92
Proceso
de Fabricacion : CMOS de cinco capas de metal.
Tamaño
de la Tecnologia de Proceso : 0'3 micras
Ventajas
Tecnologicas :
El
UltraSparc-II es una CPU de 64 bits superescalar de cuatro
vias
que no ha sido optimizada para tener unas altas cifras de
rendimiento
puro, sino para aplicaciones multimedia y de red.