4. Алгоритмы трассировки

Существует достаточно много различных алгоритмов трассировки, которые имеют различную эффективность. Одни алгоритмы более приемлемы на начальных этапах трассировки при свободном от трасс коммутационном поле. Другие алгоритмы более эффективны при уже заполненном трассами коммутационном поле. Уяснение сущности алгоритмов трассировки будет рассмотрено на примере базового волнового алгоритма.

Волновой алгоритм

Волновой алгоритм Ли (по имени математика, автора алгоритма) применяется для трассировки печатных проводников. Предположим есть коммутационное поле, есть точки АиВ, которые нужно соединить проводником, и есть препятствия, которые следует обойти. Необходимо найти трассу минимальной длины в ортогональной метрике (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Иллюстрация волнового алгоритма

Алгоритм содержит следующие основные шаги.

1. Формируем условную числовую волнуот источника к приёмнику (от начала трассы к её концу). Обозначаем ячейку с точкойАкак ячейку № 0, соседние ячейки№ 1, соседние к этим№ 2 и т. д. до достижения конечной точки (в данном случаеВ). Соседними ячейками являются те, которые граничат ребрами.

2. Строим трассу. Трасса строится от приёмника к источнику по фронтам числовой волны, в порядке уменьшения значения фронта. Направление трассы меняем только при необходимости.

Алгоритм требует огромных вычислительных затрат, и поэтому имеются различные модификации ускоренной трассировки. Например - построение ортогональных лучей на первых этапах трассировки (лучевой алгоритм рис. 5.11).

Рис. 5.11. Лучевой алгоритм

Этот алгоритм хорошо работает только тогда, когда на плате имеется мало запрещённых для трассировки зон. Поэтому в реальных системах используется комплексный алгоритм. На первых шагах применяются быстрые способы трассировки (лучевой, канальный и т. д.), а на последующих шагах - более тонкие, но медленные алгоритмы (типа алгоритма Ли).

Контрольные вопросы

1. Что является исходным для решения топологических задач?

2. Перечислите способы задания графов и опишите их?

3. Назовите наиболее распространенные разновидности графов?

4. Чем определяются структурные свойства связных графов?

5. Каков принцип заполнения матрицы соединений?

6. В чём отличие матрицы инциденций от матрицы соединений?

7. Какие три основные задачи топологического проектирования можно выделить?

8. Как формулируется задача разбиения, размещения и трассировки?

9. Как осуществляется алгоритм последовательного разбиения?

10. Что такое коммутационное поле и позиция? Приведите их примеры?

11. Какие основные шаги содержит алгоритм Ли и его применение?

Лекция 6. Элементная база эс и конструкции плат

1. Элементная база

Основные параметры цифровых ИМС:

• электрические (номинальные токи и напряжения по входу, выходу и питанию.)

• вольт-амперные характеристики (ВАХ) для входа и выхода микросхем.

• параметры быстродействия (t_r,t_f)

• параметры помехоустойчивости

  • статическая помехоустойчивость

  • динамическая помехоустойчивость

• мощностные параметры (P¹,P⁰)

Параметры быстродействия

Параметры быстродействия определяются по форме стандартного цифрового сигнала (рис. 6.1). Эти параметры определяют минимальную длительность такта (рис. 6.2), а следовательно, возможности системы при обработке информации.

Рис. 6.1. Форма стандартного цифрового сигнала

Рис. 6.2. Определение длительности такта цифрового сигнала

Основные временные параметры, характеризующие быстродействие:

• t_r,t_fдлительность фронта и спада импульса,

• t_wширина импульса на уровне 0,5,

• t_pдлительность импульса на уроне 0,9,

• t_cдлительность цикла.

Минимальная длительность цикла связана с минимальным фронтом: t_c10 t_r, т.е. максимальная тактовая частота будет равнаT = 1/t_c.

Пример. Пусть t_r= 1 нс, тогдаt_c=10 нс, а максимальная тактовая частота будет

T = 1/t_c= 1/(1010^-9) = 100 МГц.