Основы комплексной автоматизации и проектирования ЭВМ

Московский государственный институт

радиотехники, электроники и автоматики

(технический университет)

Лабораторные работы № 1- 4

По дисциплине:

«Автоматизация проектирования ЭВМ»

Содержание

1. Лабораторная работа № 1___________________________________3

1. Электрическая функциональная схем________________________3

2. Матрица цепей схемы_____________________________________4

3. Вариант ручного разбиения________________________________5

4. Сравнительный анализ ручного и машинного разбиения

по времени и качеству работы______________________________5

1. Лабораторная работа № 2___________________________________6

2.1 Мультиграф схемы ______________________________________6

1. Матрица связности мультиграфа____________________________7

2. Сравнительный анализ полученного разбиения с результатами

ручного разбиения и с помощью последовательного алгоритма___7

1. Лабораторная работа № 3___________________________________8

1. Исходная схема, предназначенная для размещения____________8

2. Граф схемы______________________________________________9

3. Матрица связности графа схемы____________________________9

4. Матрица расстояний платы_________________________________9

5. Вариант ручного размещения с определением суммарной

длины связей____________________________________________10

1. Сравнительный анализ ручного и машинного размещения

по времени и качеству размещения_________________________10

1. Лабораторная работа № 4__________________________________11

1. Сравнительный анализ результатов работы алгоритма

попарных перестановок с результатами ручного и

последовательного размещения по времени и качеству

размещения_____________________________________________11

Литература________________________________________________12

Приложения:

Листинг машинного решения лабораторных работ

Лабораторная работа №1 ___________________________________13

Лабораторная работа №2 ___________________________________14

Лабораторная работа №3 ___________________________________15

Лабораторная работа №4 ___________________________________16

1. Лабораторная работа № 1

Тема: Исследование алгоритма последовательного заполнения конструктивно-законченных частей. (Компоновка последовательным алгоритмом)

Цель работы:

1. Ознакомление студента с методами автоматизированной компоновки на этапе конструкторского проектирования.

2. Анализ преимущества автоматизации проектирования по сравнению с ручным способом.

3. Закрепление практических навыков на персональном компьютере (ПЭВМ) в диалоговом режиме.

1. Электрическая функциональная схема

Вых.

Рис.1

Разместить схему на 2-х платах по 15 элементов.

На схеме:

Х – входы схемы;

Y – выходы схемы;

С – множество эквипотенциальных цепей.

1.2 Матрица цепей

Где:

X – множество элементов схемы;

К – максимальное количество контактов микросхемы;

Z =	Контакт Элемент	Ki1	Ki2	Ki3	Ki4	Ki5
X1	4	5	0	0	0
X2	6	7	0	0	0
X3	5	7	9	0	0
X4	5	6	10	0	0
X5	7	4	11	0	0
X6	4	6	12	0	0
X7	9	13	0	0	0
X8	10	14	0	0	0
X9	11	15	0	0	0
X10	12	16	0	0	0
X11	1	13	17	0	0
X12	2	14	18	0	0
X13	3	15	19	0	0
X14	16	8	20	0	0
X15	17	18	19	20	21

Таб.1

Матрица цепей, описывающая схему (Рис.1)

Дано:

N = 15 (элементов)

K = 5 (контактов)

P = 2 (плат)

n _max = 8 (элементов)

Где:

N – число элементов схемы;

K – максимальное число выводов элементов;

P – число плат, на которых нужно разместить схему;

n _max – максимальное количество элементов, размещаемых на каждой плате.

1.3 Вариант ручного разбиения

Размещение элементов

На плате 1:	1	2	3	4	5	6	7
На плате 2:	8	9	10	14	12	13	14	15

Связность: 4

Среднее время выполнения: 0 часов 0 минут 40 сек.

1.4 Сравнительный анализ ручного и машинного способа

разбиения по времени работы и качеству компоновки

В результате ручного разбиения мы получили более оптимальный результат, и затратили на это намного меньше времени:

Машинным способом: 0 ч. 10мин. 30 сек.

Ручным способом: 0 ч. 0 мин. 40 сек.

Но при увеличении элементов на схеме и количества плат машинный способ наиболее удобен.

2. Лабораторная работа № 2

Тема: Исследование алгоритма попарных перестановок конструктивных

элементов между ТЭЗами. Компоновка итерационным алгоритмом.

Цель работы:

1. Ознакомление студента с методами автоматизированной компоновки на этапе конструкторского проектирования с помощью итерационного алгоритма.

2. Анализ преимущества автоматизации проектирования по сравнению с ручным способом.

3. Закрепление практических навыков на персональном компьютере (ПЭВМ) в диалоговом режиме.

2.1 Мультиграф схемы

Дано:

N = 15 (элементов)

P = 2 (плат)

n _max = 8 (элементов)

Где:

N – число элементов схемы;

P – число плат, на которых нужно разместить схему;

n _max – максимальное количество элементов, размещаемых на каждой плате.

2. Матрица связности мультиграфа

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	1	1	0	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0
4	1	1	1	0	1	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0
5	1	1	1	1	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0
6	1	1	1	1	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0
7	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
8	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
9	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
10	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0
11	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1
12	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	1
13	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1
14	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1
15	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	0

Таб.2

Матрица связности мультиграфа (Рис.2)

1. Сравнительный анализ полученного разбиения с результатами ручного разбиения и с помощью последовательного алгоритма

Хотя итерационные алгоритмы в отличии от последовательных позволяют на каждом шаге получать локальный минимум, но обладают меньшим быстродействием,

в этой лабораторной работе этого не видно. Сказывается то, что при компановке данным методом первое приближение дало окончательный результат.

Среднее время выполнения компановки

итерационным методом: 0 ч. 9 мин. 30 сек.

При увеличении элементов на схеме и количества плат машинный способ наиболее удобен.

3. Лабораторная работа № 3

Тема: Исследование алгоритма последовательного размещения конструктивных

элементов по монтажным местам ТЭЗа. Размещение последовательным

алгоритмом.

Цель работы:

Ознакомление студента с методами автоматизированного размещения электронных схем на этапе конструкторского проектирования с помощью последовательных алгоритмов.

Анализ преимуществ автоматизированного проектирования.

Закрепление практических навыков работы на ПЭВМ в диалоговом режиме.

3.1 Исходная схема, предназначенная для размещения и плата

Рис.3

Дано:

N = 8 (элементов);

M = 8 (мест);

Закрепленный элемент – Э8;

Рис.4

Закрепленное посадочное место – Р1;

Монтаж печатный.

Где:

N – число элементов схемы;

M – число посадочных мест.

Разместить схему (Рис.3) на плате (Рис.4).

3.2 Граф схемы

Рис.5

Граф схемы (рис.3)

3.3 Матрица связности графа схемы

	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
D1	0	0	1	1	1	1	0	0
D2	0	0	1	1	1	1	0	0
D3	1	1	0	1	1	1	1	0
D4	1	1	1	0	1	1	1	0
D5	1	1	1	1	0	1	1	0
D6	1	1	1	1	1	0	1	0
D7	0	0	1	1	1	1	0	1
D8	0	0	0	0	0	0	1	0

Таб.3

Матрица связности графа схемы (Рис.4)

3.4 Матрица расстояний

	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
D1	0	2	4	6	5	7	9	11
D2	2	0	2	4	7	5	7	9
D3	4	2	0	2	9	7	5	7
D4	6	4	2	0	11	9	7	5
D5	5	7	9	11	0	2	4	6
D6	7	5	7	9	2	0	2	4
D7	9	7	5	7	4	2	0	2
D8	11	9	7	5	6	4	2	0

Таб.4

Матрица расстояний схемы (Рис.3)

3.5 Вариант ручного размещения

Рис(.4)

Матрица длины связей

	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
D1	0	5	7	2	2	7	0	0
D2	5	0	2	7	7	2	0	0
D3	7	2	0	5	9	4	11	0
D4	2	7	5	0	4	9	6	0
D5	2	7	9	4	0	5	2	0
D6	7	2	4	9	5	0	7	0
D7	0	0	11	6	2	7	0	5
D8	0	0	0	0	0	0	5	0

Таб.5

Суммарная связность = 106

3.6 Сравнительный анализ ручного и машинного размещения

по времени и качеству работы

По качеству работы машинный способ эффективнее, чем ручной. Но при размещении элементов ручным способом я старался затратить как можно меньше времени, дабы оценить полностью эффективность машинного размещения.

Результаты:

Суммарная связность Маш. спос. – 96

Суммарная связность Ручн. спос. – 106

Затраченное время Маш. спос. – 8 мин. 14 сек.

Затраченное время Ручн. спос. – 5 мин. 45 сек.

4. Лабораторная работа № 4

Тема: Исследование алгоритма попарных перестановок конструктивных

элементов в ТЭЗе. Размещение итерационным алгоритмом.

Цель работы:

1. Ознакомление студента с методами автоматизированного размещения электронных схем на этапе конструкторского проектирования с помощью итерационных алгоритмов.

2. Анализ преимуществ и недостатков метода.

3. Закрепление практических навыков работы на ПЭВМ в диалоговом режиме.

4.1 Сравнительный анализ результатов работы

алгоритма попарных перестановок с результатами ручного

и последовательного размещения, по времени

и качеству размещения.

Суммарная связность Маш. спос.(Пос. раз.) – 96

Суммарная связность Маш. спос.(Поп. пер.) – 96

Суммарная связность Ручн. спос. – 106

Затраченное время Маш. спос. (Пос. раз.) – 8 мин. 14 сек.

Затраченное время Маш. спос. (Поп. пер.)– 9 мин. 32 сек.

Затраченное время Ручн. спос. – 5 мин. 45 сек.

Литература

1. Морозов К.К., Одиноков В.Г., Курейчик В.М. Автоматизированное проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1983. – 280 с., ил.

1. Деньдобренко Б.Н., Малика А.С., Автоматизация конструирования РЭА: Учебник для вузов –

М.: Высш. Школа, 1980. – 384., ил.