47 (2). Основные алгоритмы конструкторского этапа проектирования.

Разбиение графа

Размещение

Размещение элементов – это определение их местоположения в коммутационном поле в конструктивном модуле, при котором созданы наилучшие условия для решения последующей задачи трассировки соединений с учетом конструкторско-технологических требований и ограничений.

Критерии размещения:

• суммарная длина всех соединений,

• расстояние между элементами с наибольшим числом связей,

• число пересеченных проводников,

• длина наиболее длинных связей,

• число цепей с наиболее простой конфигурацией,

• число перегибов проводников,

• число межслойных переходов.

3 Типа задач размещения:

• размещение однотипных элементов с заранее заданными посадочными местами;

• размещение элементов нескольких типов с кратными размерами с заранее заданными посадочными местами,

• размещение разногабаритных на коммутационном поле произвольной конфигурации.

3-й тип - наиболее трудный, можно синтезировать промежуточные псевдомодули (по группам).

Исходная информация:

• габариты и конфигурация коммутационного поля,

• геометрические размеры всех типов элементов,

• ограничения на взаимное расположение отдельных элементов.

В основе решения – приближенные алгоритмы.

Элементы заменяют их центрами (точки).

Расстояние:

d_ij=(X_i-X_j)²+(Y_i-Y_j)² для кратчайшего пути,

d_ij=X_i-X_j+Y_i-Y_j для прокладки по магистралям.

Задача сводится к тому, чтобы на множестве K={k₁,k₂,...,k_n} установочных вакантных мест размещать множество элементов X={x₁,x₂,...,x_n} и минимизировать целевую функцию:

L= Cij - число связей между i, j элементами, dij - расстояние между центрами

47 (3). Основные алгоритмы конструкторского этапа проектирования.

1. Алгоритм, основанный на силовых функциях.

Задача размещения сводится к задаче определения статического состояния модельной механической системы материальных точек. Элементы интерпретируются как материальные точки, между которыми действуют силы притяжения и отталкивания _ij.

P_i, P_j точки, F_ij – силы притяжения, пропорциональны С_ij, _ij – пропорционально возрастают с уменьшением d_ij. Эти алгоритмы сложны для реализации.

2. Алгоритм последовательного размещения.

Есть первоначальное размещение части элементов. На следующем шаге рассмотрим:

• упорядоченное множество неразмещенных,

• множество свободных позиций,

• /d_еp/ матрица длин связей,

в которой элемент d_еp – длина соединений между элементом е и другими ранее размещенными элементами, при условии размещения элемента е в позиции р.

Для каждой позиции определяется суммарная длина соединений с уже размещенными элементами. Выбирается минимальная. Размещение этого элемента. Повтор для очередного оставшегося элемента.

Эти алгоритмы просты и эффективны.

3. Алгоритм перестановки (парные замены).

Есть начальное размещение. Оно улучшается. Например, один элемент меняется с каждым шагом и при этом вычисляется суммарная длина соединений. Выбираем min.

Трассировка монтажных соединений

Это задача геометрического построения всех цепей на коммутационном поле. Координаты начала и конца цепей определены, при размещении учитывают ограничения (возможны ли пересечения, переходы, сколько слоев, ортогональны или нет).

Алгоритмы зависят от технологии:

• для проводных соединений – проще,

• для печатных – зависит от метрических параметров (ширина проводников, размещение элементов) и топологических (планарность, возможность пересечений).

Подзадачи:

• расслоение (распределение соединений по слоям с учетом несовместимости и последующей трассировки по слоям);

• трассировка всех цепей на одной плоскости, min пересечений, назначение переходных отверстий.

Все коммутационное поле покрывают масштабной сеткой. Дискреты последовательно покрываются трассами.