Проблема оптимизации задачи проектирования

Основная задача конструкторского проектирования в САПР ИЭТ

Основная задача в САПР ЭВМ

Принцип проектирования сборочных единиц

Основные задачи коммутационно-монтажного проектирования.

Основы конструкторского проектирования.

При разработке конструкций современной элек­тронной и вычислительной аппаратуры используется иерархический принцип проектирования сборочных единиц. Например, в больших ЭВМ различают пять конструктивно-технологических уровней сбо­рочных единиц — конструктивных узлов: интегральные микросхемы; ячейки ЭВМ, представляющие собой монтажную плату с печатным монтажом и установленными на нее микросхемами; блоки (панели), объединяющие группу ячеек; шкафы (стойки), включающие несколько панелей и элементы их крепления и монтажа; большие ЭВМ в целом, состоящие из стоек, соединенных кабелями связи.

Такое разбиение обеспечивает удобство изготовления, проектиро­вания и эксплуатации ЭВМ и дает возможность успешного решения задач автоматизации конструкторского проектирования в пределах каждого уровня.

Основная задача в САПР ЭВМ для любого уровня проектирования конструкции — коммутационно-монтажное объединение конструктив­ных узлов предшествующего уровня. При этом обеспечивается фи­зическое воплощение заданной функциональной схемы в конструк­цию некоторого узла ЭВМ. Функциональное деление узлов ЭВМ (базовые логические элементы, триггеры, регистры, счетчики, сум­маторы, устройства ввода — вывода и т. п.) также имеет вид иерар­хического дерева, поэтому первая задача коммутационно-монтажного проектирования -— задача компоновки, при которой определяется од­нозначное соответствие между функциональным и конструктивным делением проектируемого устройства. Задача компоновки имеет два основных аспекта:

1) покрытие функциональной схемы узла схемой соединения ти­повых конструктивных элементов, например преобразование функ­циональной схемы соединений базовых логических элементов в схему соединения интегральных микросхем и дискретных радиоэлементов;

2) разбиение схемы соединения типовых конструктивных элемен­тов на подсхемы с целью компоновки конструктивных узлов более высокого уровня иерархии, например распределение микросхем по типовым элементам замены (ТЭЗам), ТЭЗов по панелям и панелей по стойкам ЭВМ,

Вторая задача коммутационно-монтажного проектирования — за­дача размещения, т. е. определение точного местоположения типовых конструктивных элементов в монтажном пространстве конструктивного узла более высокого уровня иерархии, например размещение микросхем в различных посадочных местах на плате ТЭЗа.

Наиболее трудоемкая задача коммутационно-монтажного проек­тирования— задача трассировки, т.е. определение точных путей проводников, которые должны оптимальным образом соединить меж­ду собой типовые конструктивные элементы данного конструктивно-технологического уровня. В ЭВМ на разных уровнях проектирования различают две разновидности задачи трассировки: трассировка печатного монтажа; трассировка проводных соединений.

Для каждого способа реализации соединений используются свои специфические критерии оптимизации и ограничения.

Основная задача конструкторского проектирования в САПР изделий электронной техники (ИЭТ) – проектирование топологии ИС, которое представляет собой про­цесс преобразования функциональной схемы ИС в послойные конструкторские чертежи интегральной структуры, таблицы ко­ординат угловых точек для дальнейшего изготовления комплек­тов фотошаблонов и другие формы конструкторской документации. При этом можно выделить три основных класса задач:

1) компоновка, которая включает в себя покрытие функциональной схемы ИС схемой соединения типовых логических звеньев (фраг­ментов) ИС и распределение логических звеньев ИС по секциям;

2) размещение отдельных логических звеньев, как топологичес­ких элементов на пластине кристалла;

3) трассировка межэлементных тонкопленочных многослойных со­единений.

Все вышеуказанные задачи коммутационно-монтажного (тополо­гического для ИС) проектирования неразрывно связаны между собой и подчинены решению проблемы разработки оптимального варианта конструкции ЭВМ (ИС). Однако большая трудоемкость их решения не позволяет осуществить глобальную оптимизацию на всех этапах коммутационно-монтажного проектирования. Поэтому указанные за­дачи решаются последовательно с использованием на каждом этапе частных критериев оптимизации и определенного набора ограничений, учитывающих требования общей задачи коммутационно-монтажного проектирования.

Во всех рассмотренных случаях задача компоновки имеет много общего в смысле требований и ограничений на разных конструктивно-технологических уровнях проектирования, поэтому можно рассмат­ривать обобщенную задачу компоновки элементов в узлы.

Задачи размещения и трассировки в большей степени зависят от принятой конструктивной и технологической базы и имеют свои спе­цифические критерии оптимизации и ограничения на каждом уровне проектирования.

Основные задачи коммутационно-монтажного проектирования удобно формулировать в терминах теории графов, так как граф, сохраняя наглядность и содержательность отображаемого объекта, позволяет также строить формальные алгоритмы преобразований графа и при использовании своих матричных эквивалентов легко обраба­тывается на ЭВМ. Кроме того, появляется возможность для решения задач компоновки, размещения и трассировки использовать разра­ботанные методы и алгоритмы известных задач теории графов: выбо­ра, коммивояжера, обобщенной задачи Штейнера, квадратичной за­дачи о назначении и др. (см. [1]).

Дата добавления: 2013-12-12