книги из ГПНТБ / Ландау И.Я. Применение ЦВМ для проектирования ЦВМ

3-8, ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОВОДНОГО МОНТАЖА

Проектирование проводного монтажа представляет собой сравнительно простую задачу прежде всего по­ тому, что для нее (в отличие от печатного монтажа) имеются точно формулируемые и легко реализуемые на ЦВМ правила выполнения соединений. В большинстве случаев эти правила формулируются следующим об­ разом:

1.Суммарная длина проводов должна быть мини­ мальной.

2.Число подключений к каждому выводу не должно превышать заданной величины.

3.Для каждого провода должны быть определены путь (в соответствии с заданными особенностями кон­ струкции) и марка провода (в зависимости от длины или типа соединения).

Чаще всего употребляются два типа проводного монтажа: жгутовой монтаж (в этом случае указаны каналы, по которым можно проводить соединения, и емкость каждого канала) и прокладка проводов по прямой, соединяющей выводы элементов. Однако инди­ видуальные особенности каждой конкретной конструк­ ции обычно бывают настолько велики, что разработка универсальной программы для проектирования провод­ ного монтажа оказывается практически нецелесообраз­ ной; благодаря сравнительной простоте задачи разра­

ботка таких программ обычно занимает не более 2— 3 человеко-месяцев’ поэтому проще сделать новую программу для новой конструкции.

Рассмотрим программы, характерные для обоих типов провод­ ного монтажа. Эти программы [Л. 14] применялись для составления и выпуска монтажной документации на блоки и генеральный монтаж устройств вычислительного комплекса М-4000 АОВТ. Исходной ин­

укреплены по 8 ячеек (рис. 3-15). На торцах блока находятся разъ­ емы внешних связей (Ш1, LLT2) и контрольных точек (ШЗ). Соеди­ нения выводов ячеек и разъемов проводятся внутри блока по пря­ мой. К каждому выводу разрешается подключать не более двух проводов.

Программа составления монтажной документации на блоки рассматривает каждую цепь отдельно. Для этого вначале из списка соединений выделяется очередная цепь и строится дерево соединений, лающее минимальную суммарную длину проводов при удовлетворе-

111

пни правил проведения соединении. После построения дерева соеди­ нений очередной цепи печатается часть монтажной таблицы, соответ­ ствующая этой цепи, и начинается выделение следующей цепи. Если очередной цепи нет — построение монтажных таблиц окончено, после этого программой составляются и печатаются справочные таблицы.

дов, задача построения кратчайшей связывающей цепи сводится к задаче коммивояжера, для которой точное решение надо искать методом перебора вариантов. Переборные методы при большом числе точек требуют слишком много машинного времени, поэтому точное решение ищется только для коротких цепей. Если число выво­ дов в цепи велико, построение дерева производится эвристическим ме­ тодом, дающим близкий к оптимальному результат. Метод этот исполь­ зует то обстоятельство, что ячейки на обеих сторонах блока рас­ положены так, чтобы их выводы находились друг над другом. По­ этому при заданных правилах монтажа (прокладка проводов по прямой; две пайки на контакт) дерево соединений для цепи, содер-

112

жащен много выводов, будет не намного хуже оптимального, если строить его следующим образом:

1. Соединяем подряд все выводы каждого ряда. При этом пре­ небрежем расстоянием между ячейками, расположенными на разных сторонах блока — это не увеличит длины, так как расстояние меж­ ду ними намного меньше длины разъема, а соединения между со­ седними выводами одной ячейки встречаются редко.

2. Соединив выводы в рядах, рассмотрим все варианты соеди­ нения между рядами и выберем ореди них вариант с минимальной длиной — получим искомое дерево соединений.

Этот эвристический алгоритм применялся при количестве выво­ дов в цепи большем 5. Для коротких цепей использовался алгоритм, который рассматривает всевозможные замкнутые соединения данной группы выводов, удовлетворяющие правилам монтажа (кроме не­ замкнутое™). По каждому такому соединению строится незамкну­ тая цепь минимальной длины. Из получившейся таким образом со­ вокупности незамкнутых путей выбирается наименьшая по длине цепь. Эта цепь, очевидно, и является минимальным допустимым со­ единением.

Блок-схема программы приведена на рис. 3-16; назначение от­ дельных блоков понятно из рисунка.

Генеральный монтаж шкафа выполняется жгутами. Поскольку объем исходной информации здесь превышает размер оперативной па'мятн ЦВМ «Минск-22», для хранения списков соединений исполь­ зовались магнитные ленты. Правилами монтажа для задней стенки разрешалось до трех подключений к каждому контакту разъема.

Работа программы проходит в два этапа:

1.Накопление исходной информации (списков соединений) и запись ее на магнитные ленты (МЛ). При этом заводятся две ленты: МЛ! п дублирующая ее МЛ2. Список соединений имеет формат СЗ. па рис. 3-5. В начало МЛ1 и МЛ2 заносится каталог списка, со­ держащий название шкафа, количество зон на ленте, занятых спис­ ком, и номер первой свободной зоны.

2.' Сортировка списка соединений по номеру цепи, выделе

списков цепей и трассировка соединений.

Методы выполнения задач первого этапа уже были описаны выше, поэтому не будем на них останавливаться.

Сортировка исходного списка и трассировка производятся так: считывается та зона МЛ1 (или МЛ2), в которой начинается нерасеортированная часть списка. Переписанная информация помещается в оперативную память на исходное поле (ИП). Затем из ячеек этой части списка последовательно выделяются номера цепей. Цепь, номер которой не совпадает ни с одним из ранее выбранных, записывается

Каждой строке ТЗС сопоставлено рабочее поле (РП). При сор­ тировке на полях, соответствующих заполненным строкам ТЗС, фор­ мируются списки контактов цепей, номера которых находятся в этих строках ТЗС. Номера цепей выделяются по одному из последова­

а в соответствующем поле РП формируется новая ячейка списка. После того как все ИП просмотрено, оставшаяся на нем ин­ формация записывается в соответствующую зону МЛЗ, а на это

Рис. 3-16. Блок-схема программы составления монтажной докумен­

тации на блоки.

поле с МЛ1 считывается следующая зона входного списка. Для экономии времени запись проводится без контрольного чтения к

шим жгут, в котором есть свободное место. Выпуск комплекта мон­ тажных таблиц на шкаф (около 40 000 цепей) занимает до 6 ч ма­ шинного времени; более половины при этом уходит на печать таблиц.

Программа оканчивает работу, если после очередного просмотра списка ЦМ оказалась равной пулю.

Блок-схема программы показана на рис. 3-17.

3-9. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОГРАММ КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Возможность практического использования программ конструкторского проектирования зависит от скорости работы программы и необходимого объема оперативной памяти. Поэтому уже при разработке алгоритма нужно оценивать эти величины. Покажем, как это делается, на примере программы компоновки элементов, описанной в § 3-2.

Рассмотрим компоновку элементов ранга п из эле­ ментов любого ранга К п . Введем следующие обозначе­ ния; N — число элементов ранга i в"С1; р — среднее чис­ ло выводов элемента ранга i; I— среднее число выводов, связаных одной цепью в С1, / — число элементов ран­ га i, размещенных в одном элементе ранга п. Пусть каж­ дая строка списков С1, СЗ—С5 и СК занимает одно ма­

при формировании С5 и С5 и СК — при компоновке. По­ скольку при формировании С5 в памяти достаточно дер­ жать только ту его группу, которая формируется, необ­ ходимый объем памяти равен:

Q= m a\ [2pN, ( N p l + I p l ) ] = p l ( N +1) mNp l слов

(для любой схемы / ;>2 и N^>I).

Время решения задачи компоновки складывается из времени, необходимого для построения СЗ и С4 по С1,. С5 по СЗ, С4 и собственно времени компоновки. Извест­ ные алгоритмы сортировки для упорядочивания списка длины К без рабочей памяти требуют с К \ п К операций, где с — количество команд в цикле. Построение Со про­

1 Для С5 и СК указана максимальная длина, которая полу­ чается, если элементы СК и элементы каждой группы С5 -различны. Практически длина С5 и СК всегда меньше указанных величин. Дли­ на СЗ и 04 -равна N (/г-Ы), что несколько больше длины С1.

11 6

изводится путем просмотра С4 (ciNp операций), причем для каждой строки С4 .производится поиск цепи в СЗ (с2InМ операций, где M = Npjl — количество цепей), и переноса списка элементов данной цепи в С5 (csl опера­ ций). Пусть с = С 1= с 2= С з= 10 (хотя для разных ЦВМ

они могут значительно изменяться). Тогда для решения первого этапа необходимо t i = 2 c N p In Np + CiNp(cz In Л4 + + c3l) « czNp (\ n Np + /) операций.

При компоновке элемента Li для занесения очеред­ ного элемента а, производится поиск описания а,-в С5 и перенос связанных с элементов в СК. Таким обра­ зом, для компоновки одного элемента ранга п необхо­ димо '

t= rc 2/lnyV + 4-(/p/)2

операций, а для решения задачи компоновки

Т = -у- —Ь

операций.

При компоновке «сверху» (ячеек из базовых элемен­ тов) для устройств типа центрального процессора полу­ чим1 ТяПО8 операций, Q— 5- Ю4 слов. Иначе говоря, на ЦВМ с быстродействием 2- 104 операций/с решение зада­ чи займет около двух часов, что вполне приемлемо.

Если имеющийся объем памяти не позволяет разме­ стить всю информацию в оперативном запоминающем устройстве, использование внешних накопителей для по­ лучения СЗ, С4, С5 и компоновки резко увеличит время решения задачи как непосредствено (за счет перемотки списков по частям из внешней памяти в оперативную и

в списке без просмотра всего списка2. Последнее обстоя­ тельство можно обойти, введя каталогизированные списки СЗ, С4 и С5 (структура таких списков будет рас­ смотрена в следующей главе); это позволяет ограничить­

117

■можно получить, если при формировании С5 не учиты­ вать цепей, объединяющих большое количество выводов. В рассматриваемой системе элементов нагрузочная спо­ собность обычного элемента равна 5, а мощного 30. По­ скольку выходные сигналы мощных элементов, а также другие длинные цепи (например — от тумблеров и кно­ пок пульта) все равно заходят в многие ячейки, их можно не учитывать при компоновке.

При компоновке «снизу» — ячеек из модулей — требу­ ется примерно столько же машинного времени и опера­ тивной памяти (N уменьшается в 2—3 раза, но во столь­ ко же раз увеличивается р). Решение задачи компоновки «сверху» желательно и по другим причинам: некоторые базовые элементы состоят более чем из одного модуля (или содержат микросхемы различных модулей); эти мо­ дули должны быть размещены в одной ячейке. При ком­ поновке «снизу» это должно отражаться в С2, а при компоновке «сверху» выполняется автоматически. Разме­ щение и трассировка также улучшаются, если компонов­ ка базовых элементов в модули проводится внутри ячей­ ки. При использовании каталогизированных списков и магнитных барабанов в качестве внешней памяти компо­ новка «сверху» требует около 10 ч машинного времени, т. е. практически выполнима1.

3-10. СОСТАВ И ВИД КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ В АСП

Результатом выполнения работ конструкторского проектирования является выпуск технической документа­ ции, необходимой для изготовления (производственная документация) и эксплуатации (эксплуатационная до­ кументация) устройства. В предыдущих параграфах рас­ сматривались задачи выпуска некоторых видов произ­ водственных документов (монтажных таблиц, таблиц тестов, чертежей печатного монтажа), одна ко эти до­ кументы составляют лишь часть комплекта производст­ венной документации.

Документация на конструктивный элемент содержит следующие позиции:

1 В программе приходится при этом применять специальные ■меры для контроля работы машины и сохранения информации при сбоях. Этот вопрос рассматривается в следующей главе.

118

Схема принципиальная электрическая (СхЭ), опреде­ ляющая состав входящих в данный элемент элементов низших рангов и электрические связи между ними; от­ ражает результат компоновки элемента.

Сборочный чертеж, на котором указано расположение отдельных деталей; получается в результате размещения элементов.

Схема электромонтажная, определяющая конструк­ тивное выполнение электрических цепей; является ре­ зультатом трассировки соединений.

Сводные документы, небходимые для организации производства: спецификация (Сп), ведомость специфика­ ций (ВСп), ведомость покупных изделий (ВП) и т. д.

Документы, необходимые для проверки и приемки элемента (тесты, карты проверки, таблицы прозвонки).

Указанный состав документации (и способы ее оформления) выработан многолетней практикой ручно­ го проектирования и изготовления изделий, а также тре­ бованиями архивного хранения документации. Выполне­ ние этих процессов с помощью вычислительных машин требует пересмотра как состава, так и оформления доку­ ментации.

Определение номенклатуры и формы представления конструкторских документов в АСП является весьма сложной задачей. Основная трудность состоит в том, что АСП никогда не внедряется сразу в завершенном виде; создание такой системы начинается с автоматиза­ ции отдельных этапов проектирования и изготовления устройств. Из-за этого в течение длительного времени в обращении находятся документы, выполненные как машиной, так н вручную, причем и те и другие входят в конструкторскую документацию. Изменение состава и формы документов при внедрении автоматизации сопря­ жено также с изменением функций и взаимоотношений отдельных подразделений (разработчиков, конструкто­ ров, архива и т. д.), занимающихся разработкой, провер­ кой и оформлением документации.

По этим причинам вопрос номенклатуры и формы документов в АСП пока решается в различных работах по-разному, в зависимости от специфики разрабатывае­ мых устройств, их конструкции, степени автоматизации проектирования и изготовления устройств и сложивших­ ся традиций. Тем не менее можно сформулировать неко­ торые общие требования к составу и форме конструктор­

119