50 лет САПР

Jan 05, 2024

Эван Ярес | 13 февраля 2013 г.

кЭван Ярес, старший редактор и аналитик, программное обеспечение

Первая система САПР была создана в начале 1960-х годов. Современные CAD-программы никогда не догоняли их.

В январе 1963 года Иван Сазерленд, кандидат наук Массачусетского технологического института, представил свою диссертацию под названием «Sketchpad: человеко-машинная графическая система связи», описывая свою работу по созданию того, что сейчас признано одной из самых первых интерактивных CAD-систем.

Sketchpad работал на компьютере TX-2 MIT Lincoln Labs. В то время это была одна из самых больших машин в мире с 306 килобайтами оперативной памяти. Он отличался от большинства современных компьютеров тем, что был разработан для проверки взаимодействия человека с компьютером. Помимо стандартного набора устройств ввода-вывода, TX-2 имел программируемые кнопки для ввода команд, экран осциллографа/видеодисплея (адресуемый до 1024×1024 пикселей), световое перо для ввода и перьевой плоттер для вывода. . В каком-то смысле это был первый персональный компьютер, хотя и занимавший целое здание.

Иван Сазерленд на компьютере TX-2 лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института.

В отличие от более ранних компьютерных приложений, ориентированных на пакетную обработку, Sketchpad был интерактивным. Используя световое перо и кнопки ввода, вы могли рисовать прямо на экране, используя курсор-перекрестие. Программа поддерживала точки, сегменты линий и дуги в качестве основных элементов, но позволяла сохранять их в мастер-чертежах, которые можно было копировать или создавать экземпляры. Это средство использовалось для создания буквенно-цифровых символов и символов электрических схем.

Одна вещь, которая действительно выделяла Sketchpad, — это подсистема управления ограничениями. Он не только поддерживал явные ограничения, добавляемые к объектам после их рисования, но и неявные ограничения, создаваемые при рисовании объектов. Например, если вы начали рисовать линию и подвели курсор близко к конечной точке другой линии, он привяжется к этой конечной точке. И он запомнит, что эти две линии связаны. Если при редактировании вы переместили одну строку, другая линия переместится вместе с ней.

Sketchpad включал 17 различных типов ограничений, включая вертикальные, горизонтальные, перпендикулярные, совпадающие, параллельные, выровненные, равные размеры и другие. Эти собственные (или «атомарные») ограничения можно комбинировать для создания более сложных отношений. Sketchpad даже позволял визуально отображать ограничения на экране, используя значки (символы) для обозначения каждого типа.

С помощью системы ограничений можно было свободно набросать форму, а затем добавить геометрические и топологические взаимосвязи, чтобы придать ей именно ту форму, которая вам нужна. Можно было даже использовать ограничения для структурного анализа решетчатых ферм, например, на консольных и арочных мостах.

Визуально Sketchpad оказался на удивление интерактивным. Он поддерживал резиновые ленты при рисовании или редактировании объектов (чтобы объекты растягивались при перемещении курсора). Он поддерживал динамическое перемещение, поворот и масштабирование объектов (это означает, что они перемещались, вращались и масштабировались при перемещении курсора). не только поддерживал масштабирование и панорамирование (конечно, динамически), но и делал это прозрачно — даже когда вы находились в процессе другой операции рисования или редактирования.

Sketchpad был разработан с возможностью расширения, с возможностью добавления как новых типов графических элементов, так и новых типов ограничений. Вскоре после того, как Сазерленд представил свою диссертацию Sketchpad, Тимоти Э. Джонсон представил магистерскую диссертацию, описывающую Sketchpad III, 3D-версию программы. Примерно в то же время Лоуренс Дж. Робертс защитил докторскую диссертацию, в которой он добавил в Sketchpad поддержку трехмерных тел, включая сборки и удаление скрытых линий в реальном времени.

Тимоти Э. Джонсон

Хотя вполне вероятно, что Sketchpad сам по себе привлек бы много внимания, Сазерленд, Джонсон и Робертс сняли 16-миллиметровые видеоролики, демонстрируя свои работы. Комбинация этих фильмов была использована в 30-минутной программе бостонского телеканала WBGH в 1964 году. (Фильм, который, по-видимому, является отредактированной версией этого фильма, находится на YouTube. Просто введите в поиск «Иван Сазерленд».) Кроме того, и Сазерленд, и Джонсон представили доклады о своей работе на весенней совместной компьютерной конференции 1963 года.