Государственного Рязанского Приборостроительного завода, специализирующегося на изготовлении сложных радиоэелектронных систем и бортовой техники 23 лекция

Вид материала

Лекция

Содержание Этап конструкторского (технического) проектирования изделий ЭВТ Классификация алгоритмов компановки

Подобный материал:

• Лекция 1 Виды математических моделей сложных систем, 201.52kb.
• Атмосфера: военная, 615.07kb.
• Лекция № Методы количественного оценивания систем (продолжение) Оценка сложных систем, 156.28kb.
• Концепция Регионального семинара Актуальные проблемы сложных систем в науке и образовании, 25.37kb.
• Лекция Развитие компьютерной техники, 430.69kb.
• Учебная программа по дисциплине основы технической эксплуатации и защиты вычислительных, 119.22kb.
• Лекция История развития баз данных, 160.99kb.
• Сложных технических систем, 363.08kb.
• Рабочей программы дисциплины Методы управления развитием сложных технических систем, 23.23kb.
• Рабочая программа для специальности: 220400 Программное обеспечение вычислительной, 133.96kb.

Этап конструкторского (технического) проектирования изделий ЭВТ

Включает 3 этапа:

1. Компановка конструктивно-функционального модуля
   
2. Размещение элементов на коммутационном поле платы или кристалла
   
3. Трассировка сигнальных соединений
   

Задача компановки рассматривается как задача распределения принципиальной электронной схемы по элементам изделия и далее по корпусам микросхем, устанавливаемых на данной плате

Задача компановки основывается на ряде показаний, по которым оценивается качество компановки.

Задачу компановки можно сформировать следующим образом: объхединить модули низшего и (i-1)го уровня в модуле i-го уровня по заданному критерию качества при наличие ограничений.

Среди методов компановки выделяют 2 разновидности:

1. Методы, которые ос-ют разбиение коммутационной схемы на части с учетом таких ограничений как:
   

- число элементов в бионе

- число внешних выводов и суммарная площадь, занимаемая элементами и соеднинениями

Основными показателями качества являются:

• Число образующихся блоков
  
• Число межблочных соединений
  
• Величина задержки распределительного сигнала
  
• Электрическая магнитная и тепловая совместимость элементов
  

Задача такого вида возникает при разбиении комутационной схемы на блоки, которым не предъявлены схемы унификации. Эта задача распределения плат по панелям, ИС по платам, коммутационных схем по кристаллам ИмС. Таким образом, к 1ой разновидности относят такие задачи, в которых показатели качества и ограничения могут быть сведены к определенным конструкторским параметрам, характеризующих расположение отдельных элементов и соответсвующих межсоединений. Эти задачи называют задачами компоновки конструктивных модулей или блоков.

2. Методы, в которых наряду с конструктивными характеристиками важны и их функциональные характеристики. Они возникают на этапе перехода от функциональных ими логических схем к электрическим принципиальным схемам, ориентированным на заданную систему элементов. Сводится к назначению элементов логической схемы в типовые модули из заданного набора. Данный тип задач основан на методах покрытия функциональных, логических и принципиальных схем элементами заданной серии и на методах компановки типовых блоков.
   

Основынами показателями качества при покрытии схем являются:

• Число модулей, необходимых для покрытия исходных схем
  
• Число межмодульных соединений
  
• Число типов используемых модулей
  
• Число используемых элементов модуля (min числа неисползуемых элементов модуля)
  

2-ая разновидность используется при разработке широко выпускаемых изделий и цифровых плат. Если речь идет о заказной БИС, то рассматривается необходимое число элементов на кристалле.

Если речь идет о матричной БИС, то исследуется шти-ия избыточности кристаллов. Как ограничение выступают конструктивно-функциональные характеристики типовых модулей:

1. Максимально допустимое число элементов (i-1) уровня в модулях i-го уровня
   
2. Max число внешних выводов модуля i-го уровня
   
3. Ограничение на совместную работу модулей (i-1)го уровня
   

Для методов второй разновидности могут учитываться конструктивно-технологические характеристики наряду с функциональными. Эти задачи называют задачи компоновки конструктивных и типовых блоков.

Классификация алгоритмов компановки

1. Алгоритмы компановки конструктвных блоков
   
   1. Алгоритмы, основанные на мат методах – задача компановки описывается в виде вистемы уравнений. В этих методах используют метод ветвей и границ, и решается задача о назначении. Состоит из этапов:
      
      1. Определяется нижняя оценка разбиения графа на заданные части.
         
      2. Пр-ся построение дерева решений и ос-ся поиск наилучшего результата. Задача разбиения графы – схему на части можно свести к задаче о назначении, при этом ищется вариант назначенных кандидатов (вершин графа) во все части, дающие min суммарные затраты. При этом каждая вершина может быть назначена только в одну часть.
         
   2. Последовательные методы – комбинаторные. Вводится последовательный процесс компановки частей, на каждом шаге которого в очередную часть доб-ся один из элементов, выбирающийся по приоритету (по числу соединений с элементами, уже распределенными в данном модуле).
      
   3. Параллельно-последовательные методы – методыпарных перестановок. В этих методах сначала выз-ся исходное множество групп элементов, которое затем распределяется по платам с учетом заданных показаний и ограничений. Эти методы, используещиеся для решения задач компановки со специальными трейнингами (min числа одноэтапных блоков). As rule, метод используется для получения начального (базового) вариантов компановки.
      
   4. Итерационные методы – методы групповой перестановки служат для улучшения начальных вариантов компановки в соответствии с заданным показателем качества. При использовании этих методов сначала граф-схему разбирают на определенное число частей произвольным образом (например, последовательным алгоритмом). Затем, по некоторым правилам производят перестановку групп вершин из одной части графа в другую с целью min числа внешних ребер, то есть произвольного минимального числа межмдульных соеднинений. Уменьшается задержка сигналов и увеличится общая надежность устройства.
      

Лекция 6

2. Алгоритмы компановки типовых блоков
   

1. Алгоритмы покрытия – получение ячеек с несвязанными элементами. Представление функциональной схемы устройства конструктивными типовыми элементами и связями между ними с выполнением задач огр. При покрытии выделяют задачи с несвязанными элементами и функциональными ячейками.
   

В 1 случае решаются задачи определения необходимого числа ячеек для покрытия схемы с min числами связи между ячейками.

Во 2 случае решается задача покрытия схемы заданным наборомфункциональных ячеек и суммарного числа связей между ними.

2. Алгоритмы типизации – получение функциональных ячеек. Это разбиение схемы на части по критерию «min номенклатуры частей разбиения» или «max однотипности используемых ячеек». Сокращение номенклатуры может уменьшить общую стоимость изделия, уменьшает затраты на проектирование и облегчает расходы на эксплуатацию и сопровождение изделия.
   

Этап размещения элементов на коммутационном поле платы или кристаллов

С точки зрения математической постановки задачи, задача размещения состоит в следующем: имеется фиксированный набор (множество) позиций для установки элементов и фиксированный набор самих элементов, который необходимо разместить. Необходимо найти соответствие между этими наборами, чтобы выполнились следующие критерии качества размещения.

1. Критерий равномерности плотности сигнальных соединений в различных частях платы.
   
2. Min средней длины сигнальных соелинений.
   
3. Min cуммарной длины сигнальных соединений.
   
4. Совместимость элементов с точки зрения тепловыделения различных частей платы.
   
5. Совместимость взаимного расположения элементов с точки зрения min электромагнитных помех.
   
6. Рациональное размещение внешних выводов модуля.
   
7. Равномерность размещения элементов на поле для конструктива.
   

Первые три критерия и 7-ой,6-ой тоже являются косвенными критериями решения задачи 100% трассировки сигнальных соединений.