- пересылка информации из ячейки ОП в регистр Увыв; вывод информации из ЭВМ посредством печати, перфорации или записи на магнитные носители.

При представлении информации в ЭВМ основными единицами представления информации являются: символ, слово, запись, файл. Символ - любой элемент алфавита: буква, цифра, знак. В ЭВМ каждый символ кодируется несколькими упорядоченными сочетаниями битов, т. е. каждому символу поставлен во взаимно-однозиачное соответствие код в виде набора нулей и единиц. Слово - это число или часть числа, один или несколько символов либо знаков, сгруппированных для машинного представления. Длину слова определяет количество используемых двоичных разрядов. Запись - это совокупность нескольких слов, органически связанных между собой. Файл - это группа записей с одинаковой структурой, относящихся к одноименным объемам.

Основной структурной единицей хранения и обработки информации Б ЭВМ является ячейка, состоящая из нескольких десятков двоичных разрядов. Количество разрядов и их информационное назначение регламентируются принятой для данной ЭВМ разрядной сеткой, удовлетворяющей условию размещения в ячейках полного машинного слова.

В моделях ЕС ЭВМ в качестве минимальной адресуемой единицы принят байт, состоящий из восьми битов, которые позволяют разместить коды цифр, букв русского и латинского алфавита и других символов.

Для ввода в ЭВМ программы и исходного числово о материала служат перфорационные носители информации (перфокарты и перфоленты) и магнитные носители информации: магнитные ленты, карты, диски, барабаны. На перфорационных носителях информация представляется в виде системы отверстий. Наличие отверстия в какой-либо позиции носителя рассматривается как единица, отсутствие - как нуль. На магнитных носителях Информация представляется за счет намагничивания определен-

ных участков носителя. При этом нуль и единица фиксируются различной полярностью магнитного поля [18].

Современные, высокопроизводительные ЭВМ позовляют обрабатывать информацию, содержащуюся в оперативной памяти, емкостью до 1-10 байт со скоростью до 2.10 операций в секунду. Это создает предпосылки для эффективного гри-менения ЭВМ в проектно-конструкторских разработках РЭА.

Задачи автоматизации конструкторского проектирования РЭА

При проектировании РЭА только -около 15% работ требуют конструкторов высокой квалификации. Остальные 85% работ состоят из трудоемких, нетворческих операций, которые связаны с получением большого числа вариантов решений и их анализом- В этой связи применение ЭВМ, выполняющих большие объемы вычислений, позволяет избавить конструктора от рутинной работы, оставив ему творческие операции. Автоматизация конструкторского проектирования приводит к сокращении) сроков разработки РЭА, экономии материальных и трудовых ресурсов, позволяет сочетать опыт и творческие способности конструктора с высоки.\1 быстродействием ЭВМ [15, 22, 23, 26, 31, 32, 36].

Работы в области автоматизации конструкторского проектирования характеризуются тремя типами задач: проектирование узлов и блоков с проводными соединениями, на основе микросхем и печатного монтажа, на больших интегральных схемах (БИС).

В системах автоматизации проектирования первого типа решаются задачи размещения элементов и построения монтажных схем по критериям, основанным на минимизации суммарной длины соединений. Для повышения скорости выполнения монтажа используются программно управляемые установлш,

В системах автоматизации проектирования второго типа выполняется покрытие функциональной

схемы схемой соединения микросхем, компоновка элементов по платам, размещение микросхем и трассировка печатных соединений. Затем осуществляется автоматизированная подготовка перфолент для технологического оборудования. Структура систем и используемые в ней алгоритмы связаны с конструкцией печатных плат и видом технологического оборудования, используемого для изготовления фотошаблонов.

В системах автоматизации проектирования третьего типа решаются задачи входного контроля исходных данных, покрытия, компоновки, взаимного размещения компонентов, основанных на критерии минимума числа пересечений межсоединений, трассировки соединений, контроля топологии, прорисовки чертежей фотошаблонов и вырезания их оригиналов. Здесь широко используются языки описания топологии, чертежные автоматы, микрофотонаборные установки, дисплеи, координатографы и т. п.

Исходными данными для конструкторского проектирования являются данные этапа логического проектирования, т. е набор функциональных схем и *аданная конструктивно-технологическая база реализации схем РЭ.Л.

Процесс подготовки и решения задач конструкторского проектирования обычно включает следующие этапы;

- формализация объекта конструирования;-

- разработка алгоритмов оптимизации модели объекта конструирования;

- составление на алгоритмическом языке программ для реализации на ЭВМ;

- решения задач на ЭВМ. Унификация и стандартизация

элементной и конструктивной базы РЭ.Л позволяют рассматривать объект конструирования, . при его формальном представлении, как некоторое пространство, состоящее из множества одинаковых ячеек. Например, конструкторская плата формально представляется ограниченной плоскостью, на .-.которую нанесена декартова, решетка.

в ячейках которой в виде точек изображаются микросхемы и другие компоненты схемы с их электрическими связями. Аналогично можно представить и конструктивные единицы в виде шкафов, панелей, стоек.

Для получения технической документации на создаваемое устройство на этапе конструкторского проектирования решаются, как правило, следующие задачи:

- покрытие функциональной схемы устройства заданным набором стандартных элементов;

- компоновка принципиальной схемы устройства;

- размещение конструктивов низшего уровня в конструктивах высшего уровня иерархии;

- трассировка межсоединений конструктивных единиц.

Задача покрытия заключается в распределении логических элементов функциональной схемы в стандартных элементах из заданного набора с минимазацией типов стандартных элементов и числа внешних связей между ними. Другими словами покрытие - это преобразование функциональной схемы РЭА в принципиальную (СхЭ).

При компоновке СхЭ решается задача оптимального распределения элементов по конструктивно законченным частям с целью повышения надежности конструкции в местах соединительных разъемов.

Решение . задачи размещения указывает на Оптимальный порядок расположения одних конструктивов в других, например, микросхем на плате. При этом достигается общее уменьшение длины соединительных проводов и числа их пересечений, вследствие чего уменьшается искажение логических сигналов.

Задача трассировки межсоединений, как завершающая задача оптимизации объекта конструирования, заключается в выборе порядка соединения выводов схемы и определения конкретной геометрии трасс.

. Решение задач, возникающих в процессе конструкторского проектирования, является следствием решения задач глобальной оптимизации конструкции РЭА. .При решении каждой задачи стоят кри-терии

оптимизации, некоторым образом эти критерии противоречивы и оптимизация по одному из них приводит к ухудшению других критериев. Для совместного учета частных критериев можно рассмотреть обобщенный критерий [5]:

Q (S) = [П (S), К (S), Р (S). Т (S),

C(S)], (8.135)

где S - объект проектирования, например, схема коммутации конструктивно законченных частей РЭА; П (S) - обобщенный критерий этапа покрытия; К (S) - критерий этапа компоновки; Р (S) - этапа размещения; Т (S) - трассировки; С (S) - контроля. В свою очередь каждый из обобщенных критериев любого этапа состоит из частных критериев оптимизации. Каждому критерию в зависимости от класса исследуемых схем или по заданию конструктора ставится в соответствие число Pji, k - ], 2, р, которое характеризует его важность по сравнению с другими критериями. Это дает возможность получить обобщенный критерий (8.135) в виде [5]:

с(5)= 2 lkiQhiS)),

p,fe>0; 2=1

и объединить частные критерии в один

Q (S) = р. П (S) + (S) +

Ч- 1ХзЯ(5) + Р4 T(S) + XьC{S).

Весовые коэффициенты выбираются на основе интуиции и знаний конструктора. Из-за трудности установления единого критерия качества, обладающего определенным физическим смыслом, и задания весовых коэффициентов р-; на каждом этапе проектирования, выбирают один превалирующий критерий, а все остальные оформляют в виде ограничений.

Формальные модели схем РЭА

Модели функциональных и принципиальных схем РЭ.А можно рас-сматринать как некоторое конечное

множество элементов, X = {xi, Х2, ...

Хп}, соединенных между собой электрическими цепями из множества f/ = { 1, 2,..., = = I л: I, m = I и I [31]. Каждый элемент схемы (резистор, транзистор, микросхема, ячейка, блок, стойка) имеет некоторое множество выводов Zi={z[, 4. -, где t-индекс рассматриваемого элемента; i - число выводов. Кроме выводов элементов, в схеме имеются внешние выводы, соединяющие схему с другими схемами, которые обычно относятся к условному элементу Xj X. Два или несколько выводов считаются связанными, если они объединяются одной электрической цепью.

При конструкторском проектировании схем РЭА важным является вопрос построения математической модели проектируемого устройства, которая должна быть гибкой и учитывать конструкторские ограничения.

В зависимости от степени детализации схемы и требований к алгоритмической базе для этой цели используются графы, гиперграфы и их матричные и списковые эквиваленты.

Если информация о выводах схе-сы несущественна, то для интерпретации СхЭ гиперграфом G = (Х,Е) (X = л-1, х, .., Хп) - множество вершин, Е = {ei, е, .... - множество ребер, причем каждое ребро представляет собой некоторое подмножество множества вершин е.- С С X, / / = {1, 2, п}), каждому элементу схемы ставится в соответствие вершина xt X гиперграфа. Если электрическая цепь Uf и соединяет элементы s, t, р, то вершины Xs, xt....., Хр образуют ребро гиперграфа -

= Xt, .... Хр).

Если заданы способы соединения элементов ребра гиперграфа, то схеме можно поставить в соответ- ствие граф G = (X, U), где X - множество вершин, соответствующее множеству элементов, а LJ - множество ребер, соответствующее цепям схемы. Эти модели, сохраняя наглядность и содержательность рассматриваемого объекта. позволяют строить оптимальные алго-