Лекция №9

 

Этапы размещения модулей (элементов)

 

Этот этап следует за этапом компоновки модулей.

С точки зрения математической постановки, задача размещения состоит в следующем:

Имеется фиксированный набор (множество) позиций для установки элементов и фиксированный набор самих элементов, подлежащих к размещению. Необходимо найти такое соответствии между этими наборами (множествами), чтобы соблюдались следующие критерии качества размещения:

1.      Критерий равномерности размещения элементов на плате, с точки зрения обеспечения равномерной плотности сигнальных соединений на различных участках платы

2.      Минимум средней длины сигнальных соединений

3.      Минимум суммарной длины сигнальных соединений

Первые три критерия являются косвенными критериями успешного решения задачи 100% трассировки сигнальных соединений.

1. Совместимость элементов с точки зрения допустимых показателей под тепловыделение на различных участках платы
2. Совместимость взаимного расположения элементов с точки зрения минимизации электромагнитных наводок
3. Оптимальное (рациональное) размещение внешних выводов элементов
4. Равномерность размещения элементов по полю конструктива

 

Классификация алгоритмов размещения.

 

 

Все алгоритмы делятся на два больших класса:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс непрерывно-дискретных методов.

 

При использовании непрерывно-дискретных методов задача решается в два этапа. На первом этапе определяются координаты местоположения центров элементов, при которых целевая функция принимает экстремальное значение (эта координата носит непрерывный характер, т.е. центры элементов в общем случае могут оказаться в любых местах платы). На втором этапе полученная координата округляется на фиксированное целочисленное значение координатной сетки. Координата становится дискретной.

При использовании градиентных методов задача сводится к минимизации суммарной взвешенной длины соединений, которая является целевой функцией.

Достоинства  метода:

• Небольшие затраты машинного времени
• Наличие стандартных программ для решения задачи

Недостатки метода:

• Возможность получения лишь локального экстремума
• Низкая эффективность при пологом экстремуме
• Большая неравномерность элементов на коммутационном поле

Эффективность данного метода существенно повышается, если его применять совместно с методом случайного поиска.

 

Методы построения динамических моделей.

В этом случае заданное размещение сводится к представлению системы элементов в виде системы материальных точек, на каждую из которых действует сила притяжения и отталкивания. Сила притяжения пропорциональна количеству связей между соответствующими элементами. Сила отталкивания вводится искусственно для предотвращения слияния двух элементов в одну точку. Решением задачи является такое размещение элементов (расположения точек), при котором равнодействующая всех сил = 0.

Достоинства метода:

• Возможность нахождения глобального экстремума
• Возможность сведения задачи к процедурам, для которых существуют стандартные численные методы

Недостатки метода:

·        Трудоемкость и сложность реализации метода при большом количестве элементов

• Необходимость предварительного фиксирования позиции части элементов для предотвращения неравномерности их размещения на коммутационном поле

Эти методы наиболее эффективны для размещения разногабаритных элементов.

 

Класс дискретных методов.

 

Дискретные методы решают задачу размещения элементов в фиксированное количество посадочных мест, расположенных в узлах координатной сетки.

           

Алгоритмы случайного поиска  решают задачу размещения на основе задания начального случайного размещения элементов и последовательного или итерационного размещения элементов, связанных с уже установленными элементами.

Алгоритмы назначения сводятся к назначению определенных элементов в определенные позиции координатной сетки с учетом достижения экстремума целевой функции. Задача может решаться как система уравнений.

Достоинство метода:

• Разработанный спектр методов для решения данных задач, которые представлены в программных стандартных библиотеках

Недостаток метода:

·        Трудоемкость решения задачи, при большой размерности

 

Эвристические методы сводятся к алгоритмической реализации того или иного эвристического приема (эвристики).

Достоинство метода:

·        Как правило, малое время решения задач

Недостаток метода:

·        Эвристические методы в редких случаях приводят к оптимальному результату

За этим размещением элементов следует этап трассировки сигнальных

соединений, который завершает процесс конструкторского (технического) проектирования печатных плат (модуля).

 

Этап технологической подготовки производства.

 

Исходными данными являются:

1.      Электрическая принципиальная схема устройства

2.      Техническое задание на разработку платы

3.      Чертеж топологии печатной платы

4.      Схема расположения элементов на поверхности платы

5.      Внешний вид изделия (платы) с той и с другой стороны

 

Результатом технологической подготовки является маршрутная карта

создания изделия, которая отражает последовательность оборудования (последовательность включения), режимы работы оборудования и исходный материал (что передается с этапа на этап). В настоящее время этап технологической подготовки производства практически полностью автоматизирован и является неотъемлемой частью системы комплексной автоматизации производства.