Организация графических данных в инженерных САПР.

Система автоматизации проектных работ (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) — организационно-техническая система, предназначенная для выполнения проектной деятельности с применением вычислительной техники, позволяющая создавать конструкторскую и/или технологическую документацию. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем «CAD» — он включает в себя как CAD, так и элементы CAM (Computer-aided manufacturing), а иногда и элементы CAE (Computer-aided engineering).

В качестве примеров САПР можно привести следующие программы:
AutoCAD — 2-х и 3-х мерная система автоматизированного проектирования и черчения компании Autodesk. Семейство продуктов AutoCAD является одним из наиболее распространённых САПР в мире.

Electric Electric VLSI Design System — САПР, используемая для разработки электрических схем и проектирования топологии печатных плат. Помимо прочего, это удобный инструмент для использования языков описания аппаратуры, таких как VHDL и Verilog.
Electric являлся open-source проектом в течение многих лет, и сейчас он легко доступен через FSF (Free Software Foundation).
Electric VLSI — система автоматизированного проектирования сверхбольших интегральных схем (СБИС). При помощи Electric можно разрабатывать интегральные МОП и биполярные схемы, печатные платы или схемы любого типа. Electric имеет множество стилей редактирования, включающих планирование, схематику, иллюстрации, архитектурное проектирование. Electric может взаимодействовать с различными специфи-кациями и форматами файлов как VHDL, CIF, GDS II. Наиболее ценная встроенная в Electric возможность — это система привязок, которая даёт возможность осуществлять проектирование сверху вниз с соблюдением целостности всех соединений.

№17 метод проектирования рэс, классификация компоновок, компоновочные критерии возможность использования сапр при конструировании рэс.

Существующие методы проектирования делятся на две группы:

1. Эвристические методы — способствуют исключительно деятельности человека, направленной на решение вопросов, возникающих при рассмотрении задачи. Они представляют собой упорядоченные в какой-то мере правила и рекомендации, помогающие при решении задачи без предварительной оценки результата.

Наиболее распространены:Метод элементарных вопросов. Метод аналогий.

Метод «от целого к частному» (принцип синергии).Метод наводящих операций.

Метод коллективного спонтанного мышления.

2. Алгоритмические методы - относительно больше формализованы. Эти методы создают рациональный переход от замкнутого мышления к открытому рассуждению. Они используют возможности дедукции, стремятся к определению операций и их очередности, а также связи между операциями. В результате создается ряд последовательных и приближающих к цели процедур (логических и математических алгоритмов).

Наиболее распространенными принципами алгоритмизации проектных процедур являются:

1.Графы зависимости.2.Сетки связей.3.Через разделение к целому.

4.Элементарные комбинации.5.Исключение избыточности.

6.Структурные карты.7.Морфологические карты.8.Математические модели.

9.Прямая минимизация при косвенном ограничении.10.Сложная оптимизация.

Мощная генераторная лампа гу – мощный генераторный триод, служащий для усиления частотных колебаний.При выборе методов решения в процессе проектирования РЭС следует различать единичное, вариантное и оптимальное конструирование.

1.При единичном конструировании на основании технической характеристики необходимо искать пути решения, сравнивая полученный проект с заданием, при этом различные варианты не сопоставляются.

2.Вариантное конструирование характеризуется тем, что разрабатывается общий принцип решения, а для решения конкретной задачи берется один из возможных вариантов общего решения.

3.Оптимальное констр-ие отличается от вариантного стратегией поиска. Стратегия поиска-это алгоритм, реализующий получение альтернативных решений, улучшающихся в отношении заданной целевой функции.

Для оценки эффективности применяемых методов проектирования по сравнению с другими методами имеются следующие критерии:

1.Качество проектирования

2.Сроки разработки

3.Стоимость проектирования

4.Число занятых специалистов-разработчиков

 

№18 Основные понятия теории графов. Использование теории графов при создании современных инженерных САПР.

1. Основные понятия теории графов

Граф - система, которая интуитивно может быть рассмотрена как множество кружков и множество соединяющих их линий {геометрический способ задания графа - см. рисунок 1). Кружки называются вершинами графа, линии со стрелками - дугами, без стрелок -ребрами. Граф, в котором направление линий не выделя ется (все линии являются ребрами), называется неориентированным; граф, в котором направление линий принципиально (линии являются дугами) называется ориентированным.

Аппарат теории графов широко используется в различных приложениях и, в частности, в математическом обеспечении САПР. Основные области его применения — математическое моделирование и задачи структурного синтеза.

 

№19 Алгоритмы трассировки печатных соединений. Последовательные алгоритмы. Интерационные алгоритмы. Смешанные алгоритмы.

Известные алгоритмы трассировки печатных плат можно условно разбить на три большие группы: Волновые алгоритмы, они позволяют легко учитывать технологическую специфику печатного монтажа со своей совокупностью конструктивных ограничений.

Ортогональные алгоритмы Такие алгоритмы применяют при проектировании печатных плат со сквозными металлизированными отверстиями Алгоритмы эвристического типа. Эти алгоритмы частично основаны на эвристическом приеме поиска пути в лабиринте. При этом каждое соединение проводится по кратчайшему пути, обходя встречающиеся на пути препятствия. Последовательный алгоритм компоновки (разрезания схемы)

Идея последовательного алгоритма заключается в следующем. Выбираем некоторый исходный элемент схемы, из которого сначала состоит формируемый узел. Далее к узлу присоединяется один или группа элементов. Их выбор осуществляется по правилу, учитывающий так называемую связность элементов узла, с элементами, еще не включенными в него. Процедура продолжается до тех пор, пока выполняется ограничение по числу элементов или числу внешних выводов. То есть формирование узлов происходит по принципу последовательного выделения, при этом сформированный узел удаляется из схемы. Сам процесс продолжается до тех пор, пока схема не будет разбита на требуемое число частей или не будет выяснена невозможность этого. Выбор начального элемента основывается на схемотехнических соображениях. А в качестве признака, по которому выбирается очередной элемент, обычно используют максимум его связей с элементами, уже заключенными в подсхему (или минимум связей с элементами, не вошедшими в формируемый узел). Итерационные алгоритмы компоновкиАлгоритмы предназначены для улучшения некоторой исходной компоновки методом парных или групповых перестановок элементов из одной части схемы в другую. Начальную компоновку можно получить вручную или последовательным алгоритмом. В смешанных алгоритмах компоновки для получения начального варианта "разрезания" используется алгоритм последовательного формирования кусков; дальнейшая оптимизация решения осуществляется перераспределением вершин между отдельными кусками графа.

 

№20 Алгоритмы трассировки печатных соединений. Волновые алгоритмы. Ортогональные алгоритмы. Переферийные алгоритмы.

Трассиро́вка печатных плат — это пошаговый процесс прокладки проводников в одном из многочисленных САПР печатных плат. Существует три способа трассировки:

ручной. Человек самостоятельно с помощью определенных программных инструментов наносит рисунок проводников на чертеж платы.

автоматический. Программа самостоятельно прокладывает проводники используя ограничения, наложенные разработчиком. Разработчик контролирует результат. При необходимости корректирует исходные параметры задачи и повторяет трассировку. Корректировка включает изменение расположения компонентов, предварительную отрисовку цепей вручную и т.п. На данный момент все современные системы проектирования имеют сложные и эффективные системы автоматической трассировки.

интерактивный. Человек указывает роботу последовательность действий в сложных участках трассировки, контролируя пошагово результат, а автоматика делает черновую работу по отрисовке цепи и контролю правил трассировки. Интерактивная трассировка печатных плат может использоваться как для полностью ручной трассировки, так и для доработок печатной платы после автоматической трассировки.

Исходной информацией для решения задачи трассировки соединений обычно являются список цепей, параметры конструкции элементов и коммутационного поля, а также данные по размещению элементов. Критериями трассировки могут быть процент реализованных соединений, суммарная длина проводников, число пересечений проводников, число монтажных слоев, число межслойных переходов, равномерность распределения проводников, минимальная область трассировки и т. д. Часто эти критерии являются взаимоисключающими, поэтому оценка качества трассировки ведется по доминирующему критерию при выполнении ограничений по другим критериям либо применяют аддитивную или мультипликативную форму оценочной функции, например следующего вида:

,где F— аддитивный критерий; — (лямда i) весовой коэффициент; f(i)— частный критерий; p— число частных критериев.

Известные алгоритмы трассировки печатных плат можно условно разбить на три большие группы:: Волновые алгоритмы, они позволяют легко учитывать технологическую специфику печатного монтажа со своей совокупностью конструктивных ограничений.

Ортогональные алгоритмы Такие алгоритмы применяют при проектировании печатных плат со сквозными металлизированными отверстиями Алгоритмы эвристического типа. Эти алгоритмы частично основаны на эвристическом приеме поиска пути в лабиринте. При этом каждое соединение проводится по кратчайшему пути, обходя встречающиеся на пути препятствия.