Основы комплексной автоматизации и проектирования ЭВМ

Московский государственный институт
радиотехники, электроники и автоматики
(технический университет)
Лабораторные работы № 1- 4
По дисциплине:
«Автоматизация проектирования ЭВМ»
Студента 6 курса
Спец. 220100
Куклина О.В.
ДС – 941398
Вариант 8
2000 г.
Содержание
1. Лабораторная работа № 1___________________________________3
1.1 Электрическая функциональная схем________________________3
1.2 Матрица цепей схемы_____________________________________4
1.3 Вариант ручного разбиения________________________________5
1.4 Сравнительный анализ ручного и машинного разбиения
по времени и качеству работы______________________________5
2. Лабораторная работа № 2___________________________________6
2.1 Мультиграф схемы ______________________________________6
2.2 Матрица связности мультиграфа____________________________7
2.3 Сравнительный анализ полученного разбиения с результатами
ручного разбиения и с помощью последовательного алгоритма___7
3. Лабораторная работа № 3___________________________________8
3.1 Исходная схема, предназначенная для размещения____________8
3.2 Граф схемы______________________________________________9
3.3 Матрица связности графа схемы____________________________9
3.4 Матрица расстояний платы_________________________________9
3.5 Вариант ручного размещения с определением суммарной
длины связей____________________________________________10
3.6 Сравнительный анализ ручного и машинного размещения
по времени и качеству размещения_________________________10
4. Лабораторная работа № 4__________________________________11
4.1 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.
1.1 Электрическая функциональная схема
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.
2.2 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)
2.3 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
Дано:
N = 8 (элементов);
M = 8 (мест);
Закрепленный элемент – Э8;
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
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.
2. Деньдобренко Б.Н., Малика А.С., Автоматизация конструирования РЭА: Учебник для вузов –
М.: Высш. Школа, 1980. – 384., ил.
Куклин О.В. (ДС-941398) _________________
5.12.1999г.
4