ПОДОЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОТКРЫТОГО УНИВЕРСИТЕТА

Кафедра «Информационные технологии»

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой ______/Мышкова Е.К./

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям

по курсу «Основы САПР ИИТ»

А в m op: С. В. Ряжских

Подольск, 2005г.

Содержание

1. Изучение моделей элементов ЭС, исполненных в САПР. Составление моделей электронных схем.

Занятие - 1ч.

2. Изучение методов анализа ЭС. Итерационные методы решения нелинейных уравнений.

Занятие -2 ч.

3. Изучение методов анализа ЭС. Решение систем линейных уравнений численными методами.

Занятие - 2 ч.

4 Изучение методов анализа ЭС. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений численными методами.

Занятие - 2 ч.

5. Изучение математических моделей для конструирования ЭС. Графовое представление математических моделей конструктивных модулей.

Занятие - 2 ч.

6. Решение задачи типизации с использованием графа схемы.

Занятие - 2ч.

7. Решение задачи разбиения графа на части итерационным способом.

Занятие - 2 ч,

8. Решение задачи размещения элементов схемы в линейку с использованием графа схемы.

Занятие -2 ч.

9. Решение задачи трассировки проводников. Разновидности волновых и лучевых алгоритмов.

Занятие - 2 ч.

23.3 Создание конструкторско-технологического описания электронных элементов в проблемно-ориентированной САПР. Пакет программ PCAD.

Занятие - 4 ч.

23.4 Решение задач автоматизированного проектирования тополог печатной платы на базе проблемно-ориентированной САПР. Пакет программ PCAD.

Занятие - 4 ч.

5. Прием лабораторных работ.

Занятие -1ч.

Введение

Современные задачи, возникающие перед наукой и техникой, вызывают необходимость проектирования все более сложных технических объектов. Удовлетворить противоречивые требования повышения сложности объектов, сокращения сроков и повышения качества проектирования позволяют автоматизированные системы проектирования, широко использующие электронно-вычислительную аппаратуру.

Предметом данных методических указаний являются математическое обеспечение САПР, в частности модели элементов электронных схем (ЭС) и их конструкций а также методы анализа и синтеза ЭС

Методические указания к практическим занятиям по курсу «Основы САПР КИТ» охватывают 9 практических занятий. Они направлены на повышение эффективности практического изучения методов, моделей и алгоритмов, применяемых при автоматизированном схемотехническом и конструкторском проектировании.

Моделирование эс.

1. Процесс проектирования рэа как объект автоматизации. Моделирование, роль и место моделей в автоматизированном проектировании.

Под проектированием РЭА понимают процесс, при котором исходная информация о проектируемом объекте (транзисторы, микросхемы, микромодули, блоки, аппаратура) преобразуется в комплекс конструкторско-технологических документов для его изготовления с помощью соответствующей технологии.

При проектировании объекты могут рассматриваться с разных точек зрения. Типичные аспекты в описаниях технических объектов - функциональный, конструкторский и технологический.

Функциональный аспект отражает физическое и (или) информационные процессы, протекающие в объекте при его функционировании. (Описание процессов, протекающих в интегральном транзисторе, анализ цепей и т. д.)

Конструкторский аспект характеризует структуру, расположение в пространстве и форму составных частей объекта. (Компоновка, размещение и трассировка радиокомпонентов на печатных платах).

Технологический аспект технологичность, возможности и способы изготовления объекта в заданных условиях. ( Аспекты характеризуют ту или иную группу родственных свойств объекта).

Типичные, иерархические уровни функционального проектирования СБИС:

— функционально-логический (проектируются функциональные и логические схемы);

— схемотехнический (разрабатываются принципиальные электрические схемы узлов и ячеек);

— компонентный.

Проектирование ЭВМ: системный и функционально-логический.

При автоматизированном проектировании необходимо иметь образ исследуемого объекта в ЭВМ в определенном виде, чтобы машина могла им оперировать. Этот процесс называется моделированием, а образ - моделью. (Моделирование - это замещение некоторого объекта А другим объектом В. Слово "модель" происходит от латинского modas (копия, образ, очертание. Наиболее простым и наглядным примером моделей являются географические карты, структурные формы в химии.)

Для описания любого технического устройства (моделирования) необходимо поставить задачу и определить конкретные свойства и отношения объекта, подлежащие моделированию. Все объекты и явления взаимосвязаны, но при моделировании пренебрегают большинством взаимосвязей.

В технике моделирования сложных технических устройств на ЭВМ используют аппарат математики, отсюда и модели, с которыми работает машина, называется математическими моделями (ММ).

ММ технического объекта есть совокупность математических символов: чисел, переменных, матриц, множеств и т.п. И отношений между ними, которая адекватно отображает свойства техн. объекта, интересующие разработчика.

ММ используют на всех этапах проектирования. С их помощью прогнозируются характеристики и оцениваются возможности предложенных вариантов схем и конструкций, проверяется соответствие предъявляемым требованиям, проводится оптимизация параметров, разрабатывается техническая документация и т.п.

Представим объект, который необходимо описать (составить модель).

X Y

Z

Х= (х₁, х₂, ..., х_n) - входные параметры;

Y= (y₁, у₂, ..., у_n) - выходные параметры;

Z= (z_l, z₂, ..., z_n) - внутренние параметры;

Рис. 1

Цель создания ММ - установление функциональной зависимостей между переменными. Тогда выражение Y=F(X,Y) является одним из примеров ММ. Для составления ММ используются такие математические средства, как язык дифференциальных или интегральных уравнений, аппарат теории множеств, графов, вероятностей, матем. логику и др. Связь между X и Y можно получить в виде таблицы. Это экспериментальный подход к составлению модели. В сложных системах, где имеется несколько входов и несколько выходов, аналитические зависимости выражаются системами дифференциальных уравнений.

В ММ входят следующие элементы: переменные (зависимые и независимые); константы или фиксированные параметры (определяющие степень связи переменных между собой); математические выражения (уравнения и (или) неравенства, объединяющие между собой переменные и параметры); логические выражения (определяющие различные ограничения в ММ); информация (алфавитно-цифровая или графическая).

Все системы существуют во времени и пространстве. Математически это значит, что t и 3 пространственные переменные могут рассматриваться в качестве независимых переменных. Но учет всех 4-х независимых приводит к усложнению ММ, поэтому в качестве независимых берут одну или 2-е переменные (обычно это время).