机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对
设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的
图形数据加工工作。CAD 技术能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，专注于设计本
身，缩短设计周期和提高设计质量。
CAD 系统通常以具有图形功能的交互计算机系统为基础，主要设备有：计算机主机，
图形显示终端，图形输入板，绘图仪，
，打印机，磁带机，以及各类软件。
工程
一般指具有超级小型机功能和三维图形处理能力的一种单用户交互式计算
机系统。它有较强的计算能力，用规范的图形软件，有高分辨率的显示终端，可以联在资源
共享的局域网上工作，已形成最流行的 CAD 系统[
4
]。
个人计算机（PC）系统价格低廉，操作方便，使用灵活。80 年代以后，PC 机性能不断
翻新，硬件和软件发展迅猛，加之图形卡、高分辨率图形显示器的应用，以及 PC 机网络技
术的发展，由 PC 机构成的 CAD 系统已大量涌现，而且呈上升趋势。图形输入输出设备 除
了计算机主机和一般的外围设备外，计算机辅助设计主要使用图形输入输出设备。交互图形
系统对 CAD 尤为重要。图形输入设备的一般作用是把平面上点的坐标送入计算机。常见的输
入设备有键盘、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球、鼠标器、图形输入板和
。图形输出设备
分为软拷贝和硬拷贝两大类。软拷贝设备指各种图形显示设备，是人机交互必不可少的；硬
拷贝设备常用作图形显示的附属设备，它把屏幕上的图像复印出来，以便保存。常用的图形
显示有三种：有向束显示、存储管显示和光栅扫描显示。有向束显示应用最早，为了使图像
清晰，电子束必须不断重画图形，故又称刷新显示，它易于擦除和修改图形，适于作交互
图形的手段。存储管显示保存图像而不必刷新，故能显示大量数据，且价格较低。光栅扫描
系统能提供彩色图像，图像信息可存放在所谓帧缓冲存储器里，图像的分辨率较高。
除计算机本身的软件如操作系统、编译程序外，CAD 主要使用交互式图形显示软件 、
CAD 应用软件和数据管理软件 3 类软件。
交互式图形显示软件用于图形显示的开窗、剪辑、观看，图形的变换、修改，以及相应的
人机交互。CAD 应用软件提供几何造型、特征计算、绘图等功能,以完成面向各专业领域的各
种专门设计。构造应用软件的四个要素是：算法、数据结构、用户界面和数据管理。数据管理
软件用于存储 、检索和处理大量数据，包括文字和图形信息。为此，需要建立工程数据库系
统。它同一般的数据库系统相比有如下特点：数据类型更加多样，设计过程中实体关系复杂，
库中数值和数据结构经常发生变动，设计者的操作主要是一种实时性的交互处理。CAD 的
基本技术主要包括交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等。在计算机辅助设计
中，交互技术是必不可少的。交互式 CAD 系统，指用户在使用计算机系统进行设计时，人
和机器可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可以边构思、边打样、边修改，随时可从
图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果，非常直观。 图形变换的主要功能是把用户坐
标系和图形输出设备的坐标系联系起来；对图形作平移、旋转、缩放、透视变换 ；通过矩阵
运算来实现图形变换[
5
]。
计算机设计自动化 计算机自身的 CAD，旨在实现计算机自身设计和研制过程的自动
化或半自动化。研究内容包括功能设计自动化和组装设计自动化，涉及计算机硬件描述语言、