道路工程cad系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。cad系统的功能是在一定的硬件和软件的支撑下实现的，在系统软件开发过程中需要遵循科学的软件开发方法，并提供有效的工程数据管理的手段。
各类计算机是cad系统硬件的核心。在计算机领域中，cad系统所用的设备，主要有普及型的微型计算机和专用的cad工作站。随着近些年来微型计算机的快速发展，计算机性能飞速提高，可作为计算机辅助设计的微型计算机和专用工作站种类繁多，可以按照自身的工作要求合理选择。
计算机的外围设备包括：输入设备、输出设备及网络设施。一个完整的cad系统还应包括数据采集设备，如航空摄影和成图设施、地面测设设施等。
一、微型计算机。
微型计算机的硬件系统主要是由计算机本身及其外围设备组成。一般来说，微型计算机的硬件系统包括：主机、外存储器、输入输出设备等。
图2-1 微型计算机硬件系统。
1．主机。主机是控制及指挥整个系统并执行实际运算、逻辑分析的装置，是整个硬件系统的核心。它包括：
1）**处理器，即cpu（central processing unit），它主要由运算器和控制器组成，是计算机的指挥、控制、计算中心。计算机的性能主要取决于cpu的性能，而cpu的性能主要决定于它在每个时钟周期处理数据的能力，即主频。近几年，双核、四核等多核cpu的出现，增强了计算机处理多任务的能力，大大提高了计算机的性能。
2）内存储器，即内存，它是cpu可以直接访问的存储器，装置在主板插槽上，主要由集成电路芯片构成。现在计算机的内存基本上都在1gb以上。
2．外存储器。
用来存储需要长期保存的各种程序和数据，外存不能为cpu直接访问。微机的外存储器一般采用磁盘和光盘。
1）磁盘：用户使用计算机的信息数据大多数存储在磁盘上。组装在计算机内的磁盘称为硬盘。
为了适应使用上的需要，目前硬盘的容量越来越大，主轴转速越来越快，微机主流产品硬盘容量已达到160gb，转速达到7200r/min以上。
2）光盘：光盘是用激光技术实现的一种海量存储器。现在市面上的光盘根据光盘结构可分为cd、***、蓝光光盘等几种类型。
其中cd的容量只有650mb，***的容量可以达到4.7gb，而蓝光光盘更可以达到25gb。目前，可读写光盘（cd－r、***－r等）已得到普遍使用，但需在计算机中装置光盘刻录器。
3．输入设备。
cad系统中，图形输入设备是人与计算机通讯的工具。用户通过它将各种图形送入计算机并发出指令，由计算机完成某些功能处理。与计算机组装在一起的输入设备有鼠标、键盘、光笔等。
另外配置的输入设备有扫描仪、数字化仪等，也被称为cad系统的外围设备。
4．输出设备。
输出设备负责把计算机处理数据完成的结果转换成用户需要的形式送给人们，活传送给某种存储设备。微机最长用的输出设备是自装在一起的显示器。现在主流的普及型显示器为英寸的阴极射线管（crt）显示器，以及英寸的液晶显示器（lcd）。
与显示器连接在一起的装置在机箱中插槽内的图形显示卡和相应的驱动程序，也是必不可少的重要部件。显示卡主要解决（i/o）总线速度远远慢于cpu内部处理速度的问题。显示卡一般都有显示缓存，如果配置的cad硬件系统需要绘制高标准的彩色和渲染图的话，就宜选用有较大缓存量的显示卡。
现在市场上的主流显示卡产品的显存在128mb以上。
二、工作站。
工作站是具有高速的科学计算、丰富的图形功能处理、灵活的窗口及网络管理功能的交互式计算机系统。工作站起源于20世纪70年代，但是一些专家在设想下一代计算机时提出来的，其目的是想为程序设计人员提供一个功能强大、界面友好、图形设计和程序设计方便的高档计算机。2023年美国施乐（xerox）研究中心生产出第一台工作站样机，取名为alto。
alto采用了当时先进的计算机硬件设备和技术，如光栅显示器，使**并茂，采用了鼠标器和光笔等交互设备等。2023年美国apollo公司推出domain工作站，2023年sun公司推出sun/1工作站，xerox公司推出了面向办公自动化的star 工作站，这些工作站都是采用unix或类似于unix操作系统。近年来，工作站作为独立的机种在计算机行业中得到普及，并逐年处于上升的地位，特别是在cad/cam,电脑动画、影视制作等图形系统行业。
相比高性能的个人电脑（pc），工作站主要有以下特点：
1.制造工艺。
工作站虽然也是由cpu、显卡、主板、内存等部件组成，但是工作站选用配件的标准要比普通pc严格得多，其主板、显卡、内存、硬盘和机箱电源等都是工作站专用的配件，由这些优质配件构建的工作站平台要比普通的pc稳定得多，能满足严苛的专业应用需求。此外，图形工作站系统为了更好的适用cad等专业应用，还与专业软件厂商合作进行应用系统的认证。完备的认证和优化虽然增加了工作站研发、制造的成本，但却使工作站的整体性能和系统稳定性大大优于普通pc。
图2-2 sgi图形工作站。
2.存储系统。
一般来说，工作站的存储系统与普通pc有很大不同。
第一，工作站一般使用高速scsi硬盘，而pc机则使用普通的ide或s-ata硬盘。在高端应用中，scsi硬盘和ide硬盘的差别很大，scsi硬盘的转速是10000转，而ide硬盘仅为5400—7200转，scsi硬盘的传输速率在320mb/s，而ide硬盘仅为100mb/s（s-ata硬盘为133 mb/s），scsi硬盘的cpu占用率远远小于ide硬盘。实际应用中，scsi硬盘对系统整体性能的提高非常明显。
第二，工作站采用ecc校验（error checking and correcting）内存。内存是一种电子器件，在其工作过程中难免会出现错误，而对于稳定性要求高的用户来说，内存错误可能会引起致命性的问题。ecc校验内存与普通内存相比，能在存储数据位上额外存储了一个用数据加密过的**，用于在读取内存数据时进行校验比对，ecc内存能有效避免随机出现的内存软错误。
3.显示系统。
图形工作站一般采用专业显卡与pc采用的普通显卡有很大区别。首先，专业显卡与普通显卡的侧重点不同。不同的功能侧重使得专业显卡和普通显卡的硬件设计完全不同。
其次，普通显卡的驱动程序与专业显卡相比，也存在很大的差别。这种差别使得许多高档普通显卡在运行专业软件时性能并不高。第三，专业显卡基本都要经过专业软件厂商的认证测试，在硬件和驱动程序开发阶段就开始和专业软件厂商开展合作，因此专业显卡可以稳定、流畅的运行专业应用程序，而普通显卡在这方面的差距比较大。
4.软件系统和服务。
工作站系统中一般安装了专用的系统监测和管理软件，有利于快速安装、布置和维护系统，提高了软件和硬件系统的可管理性。
随着工作站**的进一步降低，其应用范围将迅速的扩大。所以，以pc为硬件支撑环境建立小型cad系统，而由各种工作站联网建立大型的cad系统，不失为一种合理的选择。
三、cad系统外围设备。
一个cad系统的硬件设备除了计算机本身外，还应配置一些相应的外围设备，它包括数字化仪、扫描仪、打印机、绘图机、网络设施等。对于一个设计或管理单位，可以采用多个计算机共同使用一套外围设备的方案。
1．数字化仪。
数字化仪是在专业应用领域中一种用途非常广泛的图形输入设备，是由电磁感应板、游标和相应的电子电路组成。当使用者在电磁感应板上移动游标到指定位置，并将十字叉的交点对准数字化的点位时，按动按钮，数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的位置坐标值排列成有序的一组信息，然后通过接口（多用串行接口）传送到主计算机。简单的说，数字化仪就是一块超大面积的手写板，用户可以通过用专门的电磁感应压感笔或光笔在上面写或者画图形，并传输给计算机系统。
在许多的专业应用领域中，用户需要绘制大面积的图纸，仅靠cad系统是无法完全完成图纸绘制的，在精度上也会有较大的偏差，因此必须通过数字化仪来满足用户的需求。
图2-3 数字化仪。
2．扫描仪。
扫描仪是直接把图形和图象扫描输入到计算机中，以像素信息进行存储的设备。按其所支持的颜色不同，可分为单色扫描仪和彩色扫描仪；按所采用的固态器件不同又分为电荷耦合器件（ccd）扫描仪、光电倍增管（pmt）扫描仪、mos电路扫描仪等。
a)大幅面平台式扫描仪b)大幅面走纸式扫描仪。
图2-4 扫描仪。
扫描仪在工程设计领域主要用于图纸的扫描输入。在道路路线设计中，用扫描仪输入的的图纸也可以直接用来作为设计的底图。但是，如果要求进一步将图形转换为三维的数字地形模型或与设计图形相拼接，则需要用矢量化软件将扫描图纸矢量化，但所得结果对于较复杂的图形往往容易失真。
3．打印机。
打印机是廉价的产生图纸的硬拷贝设备，从机械动作上常分为撞击式和非撞击式两种。撞击式打印机使用成型字符通过色带印在纸上，如行式打印机、点阵打印机等。非撞击式打印机常用的技术有：
喷墨技术和激光技术。喷墨打印机和激光打印机由于速度快、噪音小，已逐渐替代以往的撞击式打印机。激光打印机又分为黑白激光打印机和彩色激光打印机，由于彩色激光打印机及其耗材**昂贵，应用并不普遍。
a)彩色激光打印机b)黑白激光打印机。
图2-5 激光打印机。
4．绘图仪。
绘图仪是cad系统的主要输出设备，它在计算机控制下自动完成各种绘图动作。适用于工程图纸的绘图仪，可选用笔式绘图仪，也可采用喷墨绘图仪和激光绘图仪。
1）笔式绘图仪。
常用的笔式绘图仪有平板式和滚筒式两种。平板式绘图仪是在一块平板上画图，绘图笔分别在x,y两个方向进行驱动。平板式绘图仪由于图纸固定在版面上不易松动，所绘的图纸精度高些，但绘图速度较低，绘图时用户可以见到整个绘图过程。
图板的大小可以有a0、a1、a2、a3四种。绘制道路工程设计图纸，一般可选购a1或a2绘图仪。滚筒式绘图仪是在一个滚筒上画图，滚筒的转动带**纸转动，形成x方向的运动，y方向的运动是由笔架的运动来完成的。
滚筒式绘图仪结构紧凑，占地面积小，**便宜，图纸幅面对纸长没有限制。由于纸张绕滚筒多次反复转动，在精度上较平板式略差，但可以满足道路工程图纸的要求，一般比较适用。
2）喷墨绘图仪、激光绘图仪及静电绘图仪。
随着大型喷墨式绘图仪质量的提高和**的降低，设计单位愈来愈趋向采用这种绘图仪，特别是当平面底图采用点阵式的扫描图时，不必通过矢量转化而直接输出。采用激光技术和静电技术的绘图仪，可以得到更好的图纸质量，但**较贵。
图2-6 绘图仪。
5．网络设施。
计算机网络是由两个或多个计算机通过特定通信模式连接起来的一组计算机，完整的计算机网络系统是由网络硬件系统和网络软件系统组成的。
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