sr.J.H.A.E.AmkreutzI3P Raadgevend Ingenieursbureau BV,MaarheezeMicrocomputers en grotesystemen vooringenieurstoepassingenInleidingMicrocomputers zijn in. Dat wordt ons ver-teld, we lezen het in kranten, zien het op TV;het is zelfs onderwerp op de politieke agen-da (beter laat dan nooit!). Micro's in auto's,in wasmachines en in hi-fi audio-appara-tuur, maar ook micro's op kantoor: voortekstverwerking en voo?de boekhouding.Wat echter betekenen micro's voor de aan-pak van de automatisering in het Nederland-se ingenieursbureau, nu en straks? Dezevraag en het mogelijke antwoord daaropzijn onderwerp van dit artikel. Daarbij gaathet om wat microcomputers kunnen - ennaar de mening van de auteur zullen -gaanbetekenen en minder om hun betekenis inde huidige ingenieurspraktijk anno 1983. Dehier beschreven inzichten en stellingen zijngebaseerd op ervaringen bij I3P Raadge-vend Ingenieursbureau BV, opgedaan bij deontwikkeling van een aantal complexe en'grote' systemen, zowel op mainframe enminicomputers, als op moderne 8 en 16 bitsmicro's.Enkele basisbegrippenHet hart van elke computer is de centralerekeneenheid. Dit is het stukje elektronica,dat de totale informatieverwerking regelt.Deze zorgt voor het opslaan en ophalen vangegevens uit het geheugen, het sturen vangegevens naar randapparatuur, zoals plot-ters en beeldschermen, maar ook het bere-kenen van de som of het verschil van tweegetallen. Voor meer ingewikkelde bereke-ningen, bijvoorbeeld het berekenen van eencosinus is een programma nodig dat hetprobleem uiteenlegt in elementaire, voor decentrale rekeneenheid begrijpelijke stap-pen, de zogenaamde basisinstructies. Hetrepertoire aan (voor een bepaalde compu-ter) beschikbare basisinstructies noemtmen de instructieset van de betreffendecomputer.Een computer doet pas iets, wanneer decentrale rekeneenheid een instructie ont-vangt. Een logisch samenhangende set in-structies noemt men een programma, netals het hiervoor genoemde programma voorde berekening van een cosinus. Het meestfundamentele programma, dat nodig is omeen computer ?berhaupt iets te laten doen,is het besturingssysteem. Dit programmavoert een groot aantal basistaken uit, dienodig zijn om uw boekhoudprogramma, uwtekstverwerkingsprogramma of uw raam-werkberekening te kunnen laten werken. Deconceptuele basis, de hoeveelheid functiesen de soort functies in het besturingssys-teem bepalen in hoge mate de kwaliteit er-van.centrale rekeneenheid + besturingssys-teem = 'hersenen' van de computerSamen bepalen zij de 'denkkracht', snelheiden geheugenopslagcapaciteit van de com-puter. Wat de computer daadwerkelijk doet,wordt bepaald door de toepassingspro-grammatuur: een specifiek boekhoud-programma, raamwerkprogramma of eentekenprogramma.Tussen de niveaus van het besturingssys-teem en de toepassingsprogrammatuur be-vindt zich nog een belangrijk programma-tuurniveau: de programmeer-hulpmidde-len. Hieronder vallen bijvoorbeeld compi-lers (een programma dat de vertaling ver-zorgt van bijvoorbeeld een FORTRAN pro-gramma naar de instructieset van de betref-fende computer) en teksteditors (voor hetopmaken van tekst op een beeldscherm),maar ook database-management systemen.Besturingssysteem en programmeer-hulp-middelen samen vormen de programmeer-omgeving van de toepassingsprogram-meur. De kwaliteit en flexibiliteit van dezeprogrammeeromgeving bepalen dus de ef-fectiviteit waarmee de toepassingspro-grammeur op de wensen van de eindgebrui-ker (bijvoorbeeld de constructeur) kan in-spelen bij het maken van toepassingspro-grammatuur.MicrocomputersMicrocomputers zijn een produkt van deVery Large Scale Integration (VLSI) techno-logie, waardoor het mogelijk werd tien- tothonderdduizenden elektronische schake-lingen op een enkel siliciumplaatje (chip)onder te brengen. Het commerci?le beginvan de microcomputer werd gemarkeerddoor het beschikbaar komen van centralerekeneenheden op een enkele chip (o.a. IN-TEL met de 8080, ZILOG met de Z80 en Mo-torola met de 6800).Het gebruik van deze single chip compo-nenten had een enorme verkleining in defysieke computerafmetingen tot gevolg: denaam microcomputer was geboren! Wat isnu het wezenlijke verschil tussen micro-,mini- en mainframe computers?Het simpele en korte antwoord luidt: geen.Computers verschillen in architectuur, mo-gelijkheden, beschikbare programmatuur,snelheid en geheugenomvang; er zijn com-puters voor speciale doeleinden en compu-ters voor algemeen gebruik. De grenzen tus-sen verschillende categori?n computers,zoals het onderscheid mainframe, mini- enmicrocomputer, zijn door de modernetechnologie achterhaald en daarom zonderveel betekenis voor de toepassingsmoge-lijkheden.De opkomst van wat we dan toch microcom-puter noemen heeft echter een aantal enormbelangrijke consequenties, waarvan we ertwee i d it kader nader zu I len bekijken :- overdraagbaarheid van programmatuur;- personal computing.Cement XXXV (1983) nr. 10 676Overdraagbaarheid en programmatuurHet gebruik van slechts enkele, vaak onder-ling (voor wat de instructieset betreft) ver-gelijkbare centrale rekeneenheden, stimu-leerde de ontwikkeling van standaard, over-draagbare besturingssystemen. De bekend-ste voorbeelden zijn de CP/M en UNIX .be-sturingssystemen, die operationeel zijn opeen groot aantal microcomputers van ver-schillende merken en leveranciers.Dit feit, gekoppeld aan de grote verkoop-aantallen van micro's had het ontstaan vaneen geheel nieuwe software-industrie totgevolg, onafhankelijk van de hardware-leveranciers. De ontwikkeling van een enor-me verscheidenheid aan programmatuur-hulpmiddelen en toepassingsprogramma-tuur werd hierdoor in gang gezet. Een enander betekent dat in korte tijd voor micro'seen programmeeromgeving ter beschikkingis gekomen die in kwaliteit en diversiteit deconventionele computersystemen evenaarten in veel opzichten vaak overtreft, waarbijde kosten voor apparatuur en standaardprogrammatuur tot een orde-grootte lagerligt.Personal computingIn de geschiedenis van de computertoepas-singen is het begrip 'gebruikersvriendelijk-heid' wel het meest misbruikte woord. Delezers die vertrouwd zijn met computers zul-len aan den lijve ondervonden hebben, dathiermee in werkelijkheid vaker de vriende-lijkheid (het geduld, het volhardingsvermo-gen) van de gebruiker ten opzichte van decomputer werd bedoeld dan omgekeerd.Belangrijk is dat micro's een totaal anderewerksituatie mogelijk maken, waarbij de ge-bruiker (de eindgebruiker, zoals de con-structeur of de programmeur) zelf bepaalt:_ wat hij gaat doen;_ op welk tijdstip en voor hoelang;_ waar (bijvoorbeeld aan zijn bureau);_ welke hulpmiddelen hij gebruikt;_ op welke manier hij werkt.De computer is zijn persoonlijke hulpmiddelgeworden.Grote systemenDe titel van dit artikel suggereert een tegen-stelling tussen grote systemen en micro's.Welnu, een systeem kan op verschillendemanieren te groot zijn vooreen computer. Iknoem er twee van en stel daarbij de zakenvoor de duidelijkheid simpeler voor dan zein werkelijkheid zijn:1. Het programma past niet in het geheugenvan de computer. In dit geval kan ofwel eenbepaald programma domweg niet wordenverwerkt op een computer ofwel het pro-gramma werkt op zich wel, maar slechtsvoor problemen van beperkte omvang (bij-voorbeeld beperkt aantal staven en/of kno-pen in een raamwerkprogramma).2. De computer is te langzaam. In dit gevalkan het programma wel verwerkt wordenmaar deze verwerking duurt te lang, geme-ten aan objectieve normen van tijdsduur ofkosten ?f aan subjectieve zaken als concen-tratievermogen, comfort en plezier in hetwerk.Welnu, net zo min als er een micro bestaatals aanduiding van een computer die weinigkan, net zo min bestaat er een principi?letegenstelling tussen grote systemen en mi-cro's. Zo is het denkbaar een bepaald grootsysteem effici?nter te verwerken op een mi-crocomputer dan op een mainframe, waar-mee in timesharing meerdere gebruikerswerken. 'Effici?nter' kan hierbij betrekkinghebben op responsetijden, doorlooptijdenof kosten. Natuurlijk wordtniet geclaimd dateen microcomputer evenveel kan als eenmainframe computer. Waar het om gaat is,dat ze dezelfde dingen kunnen, vantekstverwerking tot berekeningen met deeindige elementenmethode. Het zijn steedsobjectieve criteria zoals responsetijden,doorlooptijden of kosten en subjectieve cri-teria zoals toegankelijkheid of de aard vanhet probleem, die bepalen welke computerin een gegeven organisatie, vooreen gege-ven probleem en voor een bepaalde persoonde beste keuze is.Ongetwijfeld zal de vraag worden gesteld:'hebben we in de ingenieurspraktijk zoveelmet grote systemen te maken?' Met anderewoorden, wat zijn grote systemen en watbetekenen ze in de ingenieurspraktijk?Het veranderende ingenieursbureauWezenlijk kenmerk van ingenieurswerk isde vaardigheid in het toepassen van (be-staande) kennis bij het oplossen van(nieuwe) problemen. Daaraan verandert hetgebruik van een computer niets.Wel wordt de hoeveelheid kennis, die voorde ingenieur toegankelijk is, groter. Daar-mee vindt een verschuiving plaats. Er komtmeer nadruk te liggen op het hanteren vanmodellen (via het computerprogramma) endaarmee op de kennis hiervan. Het zelf uit-voeren van rekenregels valt grotendeelsweg en de probleembehandeling, de pro-bleemmodellering, krijgt meer aandacht. Degebruikte hulpmiddelen veranderen, endaarmee de werkwijze.Deze veranderde werkwijze vergt een zorg-vuldige afstemming van hulpmiddel en ge-bruiker. In deze afstemming ligt de kern vaneen aantal diepgaande psychologische, so-ciale, organisatorische en technische pro-blemen. Het zijn deze nauw met elkaar ver-weven problemen die in de komende jarenom een oplossing vragen. De oplossingenvoor deze problemen zullen het gezicht vanhet ingenieursbureau van de toekomst be-palen.In dit kader zullen wij ons beperken tot demeer technische zaken. De overige aspec-ten komen daarbij slechts zijdelings aan deorde. We wilden immers toe naar beant-woording van de vraag naar de grootte vansystemen in de ingenieursomgeving.De huidige economische en maatschappe-lijke situatie heeft een diepgaande verande-ring van de markt tot gevolg en daarmee vande behoeften, wensen, eisen en randvoor-waarden die het ingenieursbureau in demarkt tegenkomt en die onmiddellijk van in-vloed zijn op de benodigde computerhulp-middelen:- toenemend aantal problemen, die zondercomputer niet of niet effici?nt opgelost kun-nen worden;? problemen van een andere aard, zoalsbijvoorbeeld in de sfeer van rationeel be-heer, die alleen met behulp van modernehulpmiddelen (zoals CAD systemen) zinvolaangepakt kunnen worden;? toenemende complexiteit van problemen,onder andere de eis tot een meer integralebenadering van ontwerpproblemen;- steeds groter aandeel van kleine projec-ten in de orderportefeuille;- toenemende diversiteit in de projecten;- groeiende vraag aan ingenieursbureausnaar automatiseringsadviezen en - hulp-middelen;- kortere reactie- en doorlooptijden bij deacquisitie en uitvoering van projecten.Dit alles gaat gepaard met een groeiendenoodzaak tot produktiviteitsverbetering ophet ingenieurskantoor, waaruit de behoefteaan meer effici?nte projectplanning, -bud-getterings en -bewakingshulpmiddelen isontstaan.Deze omstandigheden brengen een duide-lijke toename van de complexiteit en de om-vang van systemen met zich mee:- grotere hoeveelheid en diversiteit van debeschikbare hulpmiddelen, zowel voor deeindgebruiker (de ingenieur) als ook voor deprogrammeurs;- grotere systemen door de koppeling (in-tegratie) van programma's voor de oplos-sing van deelproblemen.Bovenal echter heeft de afstemming van diecomputerhulpmiddelen op de gebruiker ge-volgen voor de omvang van de programma-tuur:- betere communicatie tussen gebruiker enhulpmiddelen;- andere vormen van communicatie, zoalsgrafische en auditieve communicatie;- grote flexibiliteit in de systemen met be-trekking tot modelaanpassing door de ge-bruiker;- koppeling met beter hanteerbare databe-heerssystemen.In een geschikt Computer Aided Enginee-ring (CAE) systeem zal over het algemeen80% van het systeem of meer te maken heb-ben met de afstemming tussen de gebruikeren zijn hulpmiddel, terwijl de overige 20%zich met de directe probleembehandelingbezighoudt.Cement XXXV (1983) nr. 10 677Resum?De activiteiten, werkwijze en organisatie vanhet ingenieursbureau zullen worden be?n-vloed door het gebruik van computers. An-dersom zullen de ingenieurstoepassi.ngende ontwikkeling van een (beter) geschikteprogrammeeromgeving en van toepas-singsprogrammatuur stimuleren. De syste-men zullen daarbij in complexiteit en groot-te toenemen.?-computingOnder de naam ?-computing wil ik een kortekarakterisering geven van de computingomgeving van het ingenieursbureau in detachtiger jaren.Het meest kenmerkend voor de situatie in deafgelopen 20 jaar (en in vele gevallen voorde huidige situatie) is de centrale voorzie-ning in computerhulpmiddelen (het werkenin timesharing bij het eigen centrale reken-centrum of het externe servicebureau). Wezullen deze situatie, zonder verder op de-tails in te gaan, aanduiden met ct-computing.In de ?-computing onjgeving daarentegenstaan drie begrippen centraal:1. personal computing2. distributie en integratie via netwerken3. hoogwaardige programmeeromgevingPersonal ComputingDit begrip werd eerder in dit artikel al naderuitgewerkt. De reeds aangegeven verande-ring in de werkwijze van de ingenieur stelthogere eisen aan de uniek menselijke gavenals inventiviteit en creativiteit. De effectivi-teit en toegankelijkheid van de hulpmidde-len zijn daarom van essentieel belang.NetwerkenZeker wanneer men denkt aan het gebruikvan bijv. interactieve, grafische communi-catie, biedt de -omgeving geen zinvolle op-lossing. De ?-omgeving wordt gekenmerktdoor een netwerk van gekoppelde werksta-tions. Elk werkstation heeft zijn eigen func-tie. We zullen daarbij een onderscheid ma-ken tussen gebruikerswerkstations en sys-teemwerkstations.Gebruikerswerkstations voorzien in de di-recte personal computing faciliteiten voorde ingenieur, terwijl systeemwerkstationsbepaalde functies vervullen die voor het to-tale netwerk van belang zijn, bijv. het beheervan centraal ter beschikking staande data-bases, of ook het effici?nt uitvoeren van zeergecompliceerde berekeningen. Een sys-teemwerkstation kan ook tegelijkertijd ge-bruikerswerkstation zijn.De overheersende component in het net-werk zal de 16 of 32 bits microcomputer alsgebruikerswerkstation zijn. De 8 bit microzal in de B-omgeving na een aantal jarenverdwijnen omdat de voordelen van de 16bits micro ruimschoots zullen opwegen te-gen het in de toekomst marginaal wordendekostenverschil. Aan een gebruikerswerksta-tion zullen slechts een of twee gebruikerssimultaan werk verrichten.Uitbreiding van de capaciteit en/of de ge-bruikersmogelijkheden zal meestal plaatsvinden door toevoeging van werkstations inhet netwerk, en minder, zoals in de
Reacties