В чем суть использования компьютера для управления графическими построениями

Обновлено: 21.11.2024

Алгоритм – это специальная процедура для решения четко определенной вычислительной задачи. Разработка и анализ алгоритмов лежат в основе всех аспектов информатики: искусственного интеллекта, баз данных, графики, сетей, операционных систем, безопасности и так далее. Разработка алгоритмов — это больше, чем просто программирование. Это требует понимания альтернатив, доступных для решения вычислительной задачи, включая аппаратное обеспечение, сеть, язык программирования и ограничения производительности, которые сопровождают любое конкретное решение. Это также требует понимания того, что значит для алгоритма быть «правильным» в том смысле, что он полностью и эффективно решает поставленную задачу.

Сопутствующее понятие – это разработка конкретной структуры данных, которая позволяет алгоритму работать эффективно. Важность структур данных связана с тем фактом, что основная память компьютера (где хранятся данные) является линейной и состоит из последовательности ячеек памяти, последовательно пронумерованных 0, 1, 2,…. Таким образом, простейшая структура данных представляет собой линейный массив, в котором соседние элементы нумеруются последовательными целочисленными «индексами», а доступ к значению элемента осуществляется по его уникальному индексу. Массив можно использовать, например, для хранения списка имен, а эффективные методы необходимы для эффективного поиска и извлечения определенного имени из массива. Например, сортировка списка в алфавитном порядке позволяет использовать так называемый метод бинарного поиска, при котором оставшаяся часть списка для поиска на каждом шаге разрезается пополам. Этот метод поиска похож на поиск определенного имени в телефонной книге. Зная, что книга находится в алфавитном порядке, можно быстро перейти на страницу, близкую к странице, содержащей нужное имя. Для эффективной сортировки и поиска списков данных было разработано множество алгоритмов.

Хотя элементы данных хранятся в памяти последовательно, они могут быть связаны друг с другом указателями (по сути, адресами памяти, хранящимися вместе с элементом, чтобы указать, где находится следующий элемент или элементы в структуре), чтобы данные можно было организовать в способами, аналогичными тем, которыми они будут доступны. Простейшая такая структура называется связанным списком, в котором к несмежным элементам можно получить доступ в заранее заданном порядке, следуя указателям от одного элемента в списке к другому. Список может быть циклическим, когда последний элемент указывает на первый, или каждый элемент может иметь указатели в обоих направлениях, образуя двусвязный список. Были разработаны алгоритмы для эффективного управления такими списками путем поиска, вставки и удаления элементов.

Указатели также позволяют реализовывать более сложные структуры данных. Граф, например, представляет собой набор узлов (элементов) и связей (известных как ребра), соединяющих пары элементов. Такой граф может представлять набор городов и соединяющих их автомагистралей, расположение элементов схемы и соединительных проводов на микросхеме памяти или конфигурацию людей, взаимодействующих через социальную сеть. Типичные алгоритмы графа включают стратегии обхода графа, например, как следовать ссылкам от узла к узлу (возможно, искать узел с определенным свойством) таким образом, чтобы каждый узел посещался только один раз. Связанной с этим проблемой является определение кратчайшего пути между двумя заданными узлами на произвольном графе. (См. теорию графов.) Проблема, представляющая практический интерес в сетевых алгоритмах, например, состоит в том, чтобы определить, сколько «сломанных» каналов связи можно допустить, прежде чем связь начнет прерываться. Аналогичным образом, при проектировании микросхем сверхбольшой интеграции (СБИС) важно знать, является ли граф, представляющий схему, плоским, то есть может ли он быть нарисован в двух измерениях без пересечения каких-либо звеньев (соприкосновения проводов).

(Вычислительная) сложность алгоритма – это мера количества вычислительных ресурсов (времени и пространства), потребляемых конкретным алгоритмом при его выполнении. Ученые-компьютерщики используют математические меры сложности, которые позволяют им предсказать до написания кода, насколько быстро будет работать алгоритм и сколько памяти ему потребуется. Такие прогнозы являются важным руководством для программистов, реализующих и выбирающих алгоритмы для реальных приложений.

Вычислительная сложность — это континуум, поскольку некоторые алгоритмы требуют линейного времени (то есть необходимое время увеличивается непосредственно с количеством элементов или узлов в списке, графе или обрабатываемой сети), тогда как другие требуют квадратичного или даже экспоненциальное время выполнения (то есть требуемое время увеличивается пропорционально количеству элементов в квадрате или экспоненциально от этого числа). В дальнем конце этого континуума лежит мутное море неразрешимых проблем, решения которых не могут быть эффективно реализованы.Для этих задач ученые-компьютерщики стремятся найти эвристические алгоритмы, которые могут почти решить проблему и выполняться за разумное время.

Еще дальше находятся те алгоритмические проблемы, которые могут быть сформулированы, но неразрешимы; то есть можно доказать, что никакая программа не может быть написана для решения проблемы. Классическим примером неразрешимой алгоритмической проблемы является проблема остановки, которая утверждает, что нельзя написать программу, которая может предсказать, остановится ли какая-либо другая программа после конечного числа шагов. Неразрешимость проблемы остановки имеет прямое практическое значение для разработки программного обеспечения. Например, было бы легкомысленно пытаться разработать программный инструмент, который предсказывает, есть ли в другой разрабатываемой программе бесконечный цикл (хотя наличие такого инструмента было бы чрезвычайно полезным).

Большинство этапов архитектуры используют компьютер для повышения точности и скорости. Архитекторы создают презентации, двухмерные строительные документы и трехмерные модели в дополнение к типичным бизнес-документам на компьютере. Компьютеры помогают понять дизайн и реализовать сложные конструкции с помощью уравнений, решаемых компьютером, и генерации информации.

Бизнес-функции

Как и другие предприятия, архитектурные фирмы и отдельные архитекторы используют компьютеры для выполнения бизнес-функций, таких как общение с клиентами, ведение записей и исследования. Кроме того, архитекторы используют компьютер для отправки изображений, сообщений и файлов, поскольку сотрудничество между проектной группой, инженером и руководителем строительства необходимо для успешного предложения здания и строительства.

Подготовка презентации

Архитекторы готовят презентации предложений по строительству для клиентов на компьютере. Презентации предполагают использование компьютера для создания досок изображений, брошюр, официальных отчетов, слайд-шоу и других мультимедийных сообщений. Кроме того, архитекторы используют программное обеспечение для графического дизайна, чтобы упростить компоновку каждого предложения.

Строительная документация

Чертежи, первоначально нарисованные от руки, в значительной степени были заменены строительной документацией, созданной компьютером. Согласно California Labor Occupational Guide, «большинство архитекторов в настоящее время используют компьютеры и системы автоматизированного проектирования (САПР) в качестве основных инструментов для создания и изменения структурных проектов». Преимущества использования САПР включают согласованность графических элементов и точность размеров.

3D-модели

Не создавая физическую модель, архитекторы могут проиллюстрировать сегменты или целые проекты для клиента, создав виртуальную трехмерную модель на компьютере. Параметры рендеринга позволяют точно отображать освещение, текстуру и цвет. Благодаря возможности выглядеть очень реалистично клиенты часто могут лучше понять предложения по строительству и обсудить любые проблемы с архитектором до начала строительства.

Дополнительная информация

Компьютерные проекты позволяют архитекторам получать больше информации о строительных проектах без необходимости решать длинные и сложные проблемы. Перед тем, как здание будет построено, программы могут тестировать структурные и энергетические системы. Результаты позволяют архитектору внести изменения для повышения эффективности конечной структуры.

Хотите узнать, какое аппаратное обеспечение установлено на вашем компьютере? Станьте профессионалом в области компьютеров с нашим кратким руководством по этим важным компонентам и их функциям.

Проще говоря, компьютерное оборудование — это физические компоненты, необходимые для работы компьютерной системы. Он включает в себя все, что связано с печатной платой, работающей внутри ПК или ноутбука; включая материнскую плату, видеокарту, ЦП (центральный процессор), вентиляторы, веб-камеру, блок питания и т. д.

Хотя конструкция аппаратного обеспечения настольных ПК и ноутбуков различается из-за различий в размерах, в обоих случаях используются одни и те же основные компоненты. Без оборудования не было бы возможности запуска необходимого программного обеспечения, которое делает компьютеры такими полезными. Программное обеспечение определяется как виртуальные программы, которые работают на вашем компьютере; то есть операционная система, интернет-браузер, текстовые документы и т. д.

Хотя компьютер может работать только тогда, когда и аппаратное, и программное обеспечение работают вместе, скорость системы во многом зависит от используемого оборудования.

При сборке нового компьютера или просто замене старых деталей вам может понадобиться информация о конкретном аппаратном обеспечении вашего компьютера. Таким образом, цель этого руководства — помочь вам понять внутреннюю работу вашего компьютера.

Что такое материнская плата?

Системная плата — это центральная часть работы ПК. Он содержит ЦП и является концентратором, через который проходит все остальное оборудование.Материнская плата действует как мозг; распределение мощности там, где это необходимо, обмен данными и координация между всеми другими компонентами, что делает его одним из самых важных аппаратных средств компьютера.

При выборе материнской платы важно проверить, какие аппаратные порты поддерживает материнская плата. Крайне важно проверить, сколько портов USB и какого класса (USB 2.0, 3.0, 3.1), а также какие порты дисплея используются (HDMI, DVI, RGB) и сколько их имеется. Порты на материнской плате также помогут вам определить, какое другое оборудование будет совместимо с вашим компьютером, например, какой тип оперативной памяти и видеокарты вы можете использовать.

Что такое ЦП (центральный процессор/блок процессора)?

ЦП (центральный процессор или процессор) отвечает за обработку всей информации от программ, запускаемых на вашем компьютере. «Тактовая частота», или скорость, с которой процессор обрабатывает информацию, измеряется в гигагерцах (ГГц). Это означает, что процессор с высокой тактовой частотой, скорее всего, будет работать быстрее, чем процессор с аналогичными характеристиками той же марки и возраста.

Что такое оперативная память?

Оперативное запоминающее устройство, или ОЗУ, — это аппаратное обеспечение, которое находится в слотах памяти на материнской плате. Роль ОЗУ заключается во временном хранении оперативной информации, созданной программами, и делать это таким образом, чтобы эти данные были немедленно доступны. Задачи, требующие случайной памяти, могут быть; рендеринг изображений для графического дизайна, редактирование видео или фотографий, многозадачность с несколькими открытыми приложениями (например, запуск игры на одном экране и общение в Discord на другом).

Требуемый объем оперативной памяти зависит от программ, которые вы будете запускать. Игры средней интенсивности обычно используют 8 ГБ памяти, когда они выполняются вместе с другими программами, но видео/графический дизайн может использовать более 16 ГБ ОЗУ. Узнайте, сколько памяти нужно вашему компьютеру.

Что такое жесткий диск?

Жесткий диск – это запоминающее устройство, предназначенное для хранения постоянных и временных данных. Эти данные поступают в различных формах, но в основном это все, что сохраняется или устанавливается на компьютер: например, компьютерные программы, семейные фотографии, операционная система, текстовые документы и т. д. Узнайте больше о жестких дисках и о том, как они работают.

Существует два разных типа устройств хранения: традиционный жесткий диск (HDD) и более новые твердотельные накопители (SSD). Жесткие диски работают путем записи двоичных данных на вращающиеся магнитные диски, называемые пластинами, которые вращаются с высокой скоростью, в то время как твердотельный накопитель хранит данные с помощью статических микросхем флэш-памяти. Узнайте больше о компьютерной памяти и о том, как работают твердотельные накопители.

Что такое графический процессор (GPU)?

Что особенно важно для 3D-рендеринга, GPU делает именно то, что следует из его названия, и обрабатывает огромные пакеты графических данных. Вы обнаружите, что видеокарта вашего компьютера имеет по крайней мере один графический процессор. В отличие от основных встроенных графических возможностей, предоставляемых материнскими платами ПК, выделенные графические карты взаимодействуют с материнской платой через слот расширения для работы почти исключительно с графическим рендерингом. Это также означает, что вы можете обновить видеокарту, если хотите повысить производительность своего ПК.

Кроме того, современные графические процессоры выполняют обширную вычислительную нагрузку, помимо рендеринга, что делает их расширением центрального процессора.

Что такое блок питания (БП)?

Блок питания, обычно называемый блоком питания, не просто обеспечивает питание вашего компьютера. Это точка, в которой питание поступает в вашу систему от внешнего источника питания, а затем распределяется материнской платой по отдельным компонентам аппаратного обеспечения. Однако не все блоки питания сделаны одинаково, и без блока питания правильной мощности ваша система не будет работать.

Современному компьютеру обычно требуется блок питания мощностью от 500 до 850 Вт для эффективного питания всего оборудования, хотя размер блока питания полностью зависит от энергопотребления системы. Для компьютеров, которые используются для выполнения ресурсоемких задач, таких как графический дизайн или игры, потребуются более мощные компоненты, поэтому для удовлетворения этих дополнительных потребностей потребуется более мощный блок питания.

Без необходимого количества энергии компоненты не смогут работать эффективно, и компьютер может зависать или вообще не загружаться. Рекомендуется иметь источник питания, который более чем покрывает использование вашей системы. Вы не только защищаете себя от сбоя системы, но и защищаете себя от необходимости приобретать новый блок питания при переходе на более мощные компоненты ПК.

Понимание вашего компьютера и его аппаратных компонентов может оказаться очень полезным, когда придет время модернизировать или заменить какие-либо детали или при сборке компьютера.Если возникнет проблема с внутренней работой вашего компьютера, вы лучше поймете важность каждого компонента, необходимость их хорошего рабочего состояния и способы решения любых проблем.

© Micron Technology, Inc., 2017. Все права защищены. Информация, продукты и технические характеристики могут быть изменены без предварительного уведомления. Ни Crucial, ни Micron Technology, Inc. не несут ответственности за упущения или ошибки в типографике или фотографии. Micron, логотип Micron, Crucial и логотип Crucial являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками Micron Technology, Inc. Все остальные товарные знаки и знаки обслуживания являются собственностью соответствующих владельцев.

Термин автоматизированное проектирование (САПР) относится к использованию компьютеров для создания графических представлений физических объектов, помогающих в процессе проектирования. Это также может относиться к использованию компьютеров для подготовки презентационных изображений или подготовки производственной информации, позволяющей изготавливать объекты, хотя иногда это называется компьютерным черчением, поскольку оно не обязательно включает проектирование. В сочетании эти процессы можно назвать автоматизированным проектированием и черчением (CADD).

CAD можно использовать для создания 2D- или 3D-представлений, а также для создания анимации и других презентационных материалов. Это может позволить добавить дополнительную информацию, такую ​​как размеры, описания компонентов, ссылки на спецификации и т. д.

Специальное программное обеспечение САПР доступно для конкретных целей, и был разработан широкий спектр программных приложений для использования при проектировании и строительстве вспомогательных сооружений, таких как здания.

CAD может помочь:

  • Увеличить скорость производства.
  • Повысить качество отрисовываемой информации.
  • Снижение затрат на разработку.
  • Создавайте визуализации в процессе проектирования, чтобы помочь в принятии решений.
  • Повысить точность.
  • Уменьшить число ошибок.
  • Облегчить внесение изменений и, таким образом, облегчить рассмотрение более широкого диапазона вариантов.
  • Разрешить создание чертежей в широком диапазоне масштабов с добавлением точной информации, например размеров.
  • Разрешить повторное использование информации.

Сочетание автоматизированного черчения и автоматизированного производства (CAM) позволило использовать компьютерное числовое управление (ЧПУ) для высокоавтоматизированного сквозного проектирования и производства компонентов. Компьютеры могут создавать файлы, которые преобразуют проектную информацию в команды для управления машинами, индивидуально или коллективно, для выполнения заданной последовательности задач при производстве строительных компонентов.

В последнее время диапазон возможностей был еще больше расширен за счет внедрения экономически выгодной 3D-печати.

Внедрение информационного моделирования зданий (BIM) позволяет еще больше сократить количество ошибок и повысить качество информации, а также может обеспечить автоматическое создание количества, сметы расходов, информации о заказе и отслеживании.

BIM — это очень широкий термин, описывающий процесс создания и управления цифровой моделью здания или другого объекта (например, моста, шоссе, туннеля и т. д.), который включает:

  • Уровень 0: неуправляемая САПР.
  • Уровень 1. Управляемая САПР в 2D или 3D.
  • Уровень 2. Управляемая среда 3D с прикрепленными данными, но созданная в отдельных дисциплинарных моделях.
  • Уровень 3. Единая онлайн-модель проекта с информацией о последовательности строительства, стоимости и управлении жизненным циклом.

Особенно важным для эффективного использования САПР является возможность совместного использования и повторного использования информации, а это требует дисциплинированного применения согласованных стандартов подготовки чертежей в проектных группах. Это означает, что эффективное использование САПР зависит как от совместной работы, так и от программного обеспечения.

Стандарты проекта могут быть формализованы в виде стандартных методов и процедур (SMP), которые должны быть согласованы как можно раньше в проекте и должны описывать, как информация структурирована, как она будет производиться и как она будет управляться и обмениваться.< /p>

SMP может включать согласованные стандарты и процедуры для:

  • Программное обеспечение.
  • Расслоение.
  • Зонирование.
  • Координация
  • Происхождение.
  • Ориентация.
  • Шрифты, типы линий и толщина.
  • Размеры, сокращения и символы.
  • Структура файла и именование файлов.
  • Стандартные шаблоны (например, заголовки чертежей).
  • Размеры и масштабы страниц.
  • Разрешения и процедуры управления изменениями.

Большое разнообразие в степени, в которой CAD и информационное моделирование зданий могут использоваться в проекте, означает, что важно четко определить, что ожидается, и изложить это в тендерной документации и документах о назначении.

Читайте также: