人们根据系统功能的要求，用有限的特征来描述设计问题，通过形式化用计算机的数据结构来表达特征，并将用数据结构描述的"特征"数据存放在数据库之中。这样，"设计"过程变成了对数据库的处理。这一过程可以看作是建模过程，模型被用来表示实际的或抽象的对象，是对被处理对象进行计算、分析、模拟和研究的基础。因此，模型是实际结构在CAD系统中的具体体现，是计算机"认知"产品的基础。我们知道，产品和工程结构本身能表现出来的属性（"特征"）是无限的，但可用的计算机资源、人们的认识知识是有限的，我们只能"认知"实际结构的部分属性，只能处理产品和工程结构设计的某些方面。
根据模型的不同，CAD系统一般分为二维CAD和三维CAD系统。二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合，系统内表达的任何设计都变成了几何图形，所依赖的数学模型是几何模型，系统记录了这些图素的几何特征。二维CAD系统一般由图形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分组成。
三维CAD系统的核心是产品的三维模型。三维模型是在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息。计算机三维模型的描述经历了从线框模型、表面模型到实体模型的发展，所表达的几何体信息越来越完整和准确，能解决“设计”的范围越广。其中，线框模型只是用几何体的棱线表示几何体的外形，就如同用线架搭出的形状一样，模型中没有表面、体积等信息。表面模型是利用几何形状的外表面构造模型，就如同在线框模型上蒙了一层外皮，使几何形状具有了一定的轮廓，可以产生诸如阴影、消隐等效果，但模型中缺乏几何形状体积的概念，如同一个几何体的空壳。几何模型发展到实体模型阶段，封闭的几何表面构成了一定的体积，形成了几何形状的体的概念，如同在几何体的中间填充了一定的物质，使之具有了如重量、密度等特性，且可以检查两个几何体的碰撞和干涉等。由于三维CAD系统的模型包含了更多的实际结构特征，使用户在采用三维CAD造型工具进行产品结构设计时，更能反映实际产品的构造或加工制造过程。
随着CAD技术的发展和人们需求的不断提高，人工智能等各类技术逐渐融入到CAD系统中，形成了各种基于知识的CAD系统（或智能CAD系统）。知识的应用使CAD系统的“设计”功能和设计自动化水平大大提高，对产品设计全过程的支持程度大大加强，促进了产品和工程的创新开发。
单机CAD系统是安装在一台计算机中，进行独立工作的CAD系统。在经济全球化和网络技术高速发展的今天，基于因特网/企业内部网的网络化CAD系统得到高速发展。网络化CAD系统可以在网络环境中由多人、异地进行产品的定义与建模、产品的分析与设计、产品的数据管理和数据交换等，是实现协同设计的重要手段，可为企业利用全球资源进行产品的快速开发提供支持。
专业化CAD应用系统是各专业根据各自的设计需要，利用通用CAD系统提供的二次开发工具或数据接口功能，将各类专业设计技术研制成CAD系统的各类设计工具和知识，从而使设计能直接按照专业设计的方法进行，大大提高了CAD系统的“设计”能力和效率。但这类CAD系统针对具体的专业进行开发，在专业设计方面不具备通用性。
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