Лабораторные работы № 1- 4
По дисциплине:
«Автоматизация проектирования ЭВМ»
Содержание
1.
Лабораторная работа № 1
1.1
Электрическая функциональная схем
1.2
Матрица цепей схемы
1.3
Вариант ручного разбиения
1.4
Сравнительный анализ ручного и машинного разбиения по времени и качеству работы
2.
Лабораторная работа № 2
2.1
Мультиграф схемы
2.2
Матрица связности мультиграфа
2.3
Сравнительный анализ полученного разбиения с результатами ручного разбиения и с помощью последовательного алгоритма
3.
Лабораторная работа № 3
3.1
Исходная схема, предназначенная для размещения
3.2
Граф схемы
3.3
Матрица связности графа схемы
3.4
Матрица расстояний платы
3.5
Вариант ручного размещения с определением суммарной длины связей
3.6
Сравнительный анализ ручного и машинного размещения по времени и качеству размещения
4.
Лабораторная работа № 4
4.1
Сравнительный анализ результатов работы алгоритма попарных перестановок с результатами ручного и последовательного размещения по времени и качеству
размещения
Литература
Приложения:
Листинг машинного решения лабораторных работ
Лабораторная работа №1
Лабораторная работа №2
Лабораторная работа №3
Лабораторная работа №4
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 |
|
| X
|
16 |
8 |
20 |
0 |
0 |
|
| X
|
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 |
t-align:center;">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
| D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
|
| D
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
| D
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
| D
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
| D
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
| D
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
| D
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
| D
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
| D
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Таб.3
Матрица связности графа схемы (Рис.4)
3.4 Матрица расстояний
| D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
|
| D
|
0 |
2 |
4 |
6 |
5 |
7 |
9 |
11 |
| D
|
2 |
0 |
2 |
4 |
7 |
5 |
7 |
9 |
| D
|
4 |
2 |
0 |
2 |
9 |
7 |
5 |
7 |
| D
|
6 |
4 |
2 |
0 |
11 |
9 |
7 |
5 |
| D
|
5 |
7 |
9 |
11 |
0 |
2 |
4 |
6 |
| D
|
7 |
5 |
7 |
9 |
2 |
0 |
2 |
4 |
| D
|
9 |
7 |
5 |
7 |
4 |
2 |
0 |
2 |
| D
|
11 |
9 |
7 |
5 |
6 |
4 |
2 |
0 |
Таб.4
Матрица расстояний схемы (Рис.3)
3.5 Вариант ручного размещения
Матрица длины связей
| D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
D
|
|
| D
|
0 |
5 |
7 |
2 |
2 |
7 |
0 |
0 |
| D
|
5 |
0 |
2 |
7 |
7 |
2 |
0 |
0 |
| D
|
7 |
2 |
0 |
5 |
9 |
4 |
11 |
0 |
| D
|
2 |
7 |
5 |
0 |
4 |
9 |
6 |
0 |
| D
|
2 |
7 |
9 |
4 |
0 |
5 |
2 |
0 |
| D
|
7 |
2 |
4 |
9 |
5 |
0 |
7 |
0 |
| D
|
0 |
0 |
11 |
6 |
2 |
7 |
0 |
5 |
| D
|
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.