Общая характеристика этапа конструкторского проектирования ЭВМ. Иерархия конструкции ЭВМ.

Общая характеристика этапа конструкторского проектирования ЭВМ. Иерархия конструкции ЭВМ.

ТЗ Þ системное проектирование Þ функциональное проектирование Þ логическое п. Þ конструкторское п. Þ технологическое п. Þ изготовление и отладка Þ готовое изделие
(конструкторское п. + технологическое п. = техническое п.)

Конструкция (уровни иерархии) вычислительной системы:

Преимущества иерархического деления:
1. Организация производства конструкций по независимым циклам
2. Автоматизация процесса сборки и монтажа
3. Сокращение периода настройки
4. Унификация стендовой аппаратуры
5. Повышение надежности конструкции
6. Удобство эксплуатации
7. Автоматизация решения задач проектирования

Основные задачи, решаемые на этапе конструкторского проектирования:
1. Синтез конструкции - решение задач коммутационно-монтажного проектирования: компоновки, размещения и трассировки.
Компоновка - задача определения состава конструктива каждого элемента.
Размещение - определение оптимального расположения каждого элемента в монтажной плоскости.
Трассировка - определение оптимальной конфигурации проводников, обеспечивающей электрическое соединение.
2. Анализ и контроль - предполагает расчет типовых режимов, помехоустойчивости, механических характеристик конструкции, надежностных характеристик и пр.
3. Выпуск технической документации

 

Итерационные алгоритмы улучшения компоновки.

В качестве исходных данных выступают уже имеющиеся варианты компоновки.
Пусть К₀ - вариант компоновки, имеющий оценку по некоторому параметру F₀ = F(K₀) (меньше - лучше). Пусть К₀ характеризуется некоторым разбиением на куски M₁,..., M_h. Рассмотрим два элемента - x_i ∈ M_a и x_j ∈ M_b. Их обмен приведет к появлению компоновки K₁ с оценкой F₁. Если F₁ < F₀ - то К₁ лучше, чем K₀. Так проводим постепенное улучшение оценки до тех пор, пока это возможно. Абсолютно оптимальный результат может быть и не достигнут из-за немонотонного поведения функции F(K) (мы остаемся в "потенциальной яме"). Глобальный минимум, в отличие от локального, получить проблематично.

Две тактики для окончания итераций при обмене пар элементов:
1. Первый же успешный обмен, приводящий к улучшению оценки, немедленно проводится и фиксируется новая компоновка K_i+1
2. Производится полный перебор вариантов и выбирается обмен, приводящий к максимальной разнице Δ_max = F_i - F_i+1

Возможно также задать число m итераций, после которого оптимизация завершается. Другой вариант – достижение

 

 

Метод связывания пар.

Алгоритм:
1. Рассчитываем матрицу соединений R = ||r_ij||_nxn. r_ij = Σ(s ∈ J_ij) ω_s(ρ_s + λ) / ρ_s, где J_ij - множество цепей, связывающих элементы i и j, ρ_s - размер цепи, λ ≥ -1 - весовой коэффициент, который позволяет учесть вклад цепей той или иной размерности в общую оценку, ω_s ∈ (0, 1] - поправочный коэффициент, позволяющий учесть особенности отдельных цепей.
2. Выбирается пара элементов с max r_ij. Эти два элемента устанавливаются в центр монтажного поля.
3. Выбирается пара элементов с max r_ij такие, что e_i ∉ E_k, e_j ∈ E_k. Этот (i-й) элемент размещается в позицию, наиболее близкую к j-му элементу. Если несколько позиций равноценны, то определяется центр тяжести:
x_i = Σ(e_j ∈ E_k) r_ijx_j / Σ(e_j ∈ E_k) r_ij
y_i = Σ(e_j ∈ E_k) r_ijy_j / Σ(e_j ∈ E_k) r_ij
Выбирается позиция, наиболее близкая к центру тяжести. Повторять пункт 3, пока все модули не размещены.

Пример: ρ1=5; ρ2=4; ρ3=3. λ=-1, Wj=1

 

 

 

 1.RAB = (5-1)/5=0,8 RBE = (5-1)/5 + (4-1)/4 =1,55 (цепь1 + цепь2)

2. Выбираем максимум из матрицы (1,55)это B и E

3.Размещаем их в центр

4.В строчках B и E находим наибольшее значение (1,42) (D)

5. Элемент D должен быть ближе всего к В (тк из строчки В) таких позиций 3

7. Находи центр масс для размещённых:

8. Находим макс из неразмещённых (смотрим неразмещённые столбцы) При равенстве выбираем первый. И т д.       

координата  , где 2 и 3 – координаты соответственно B и E; координата, но вся строка 2 занята ® возможные варианты: 1 либо 3. Пусть будет 3.

 

 

Метод обратного размещения.

E = {e₁,..., e_n} - множество элементов; L = {l₁,..., l_n} - множество позиций

Имеем матрицу соединений R = ||r_ij||_nxn и матрицу расстояний D = ||d_ij||_nxn.
Суммарное количество связей элемента e_i: r_i = Σ(j:1..n) r_ij.
Суммарная длина связей от элемента e_i до остальных элементов: d_i = Σ(j:1..n) d_ij.

Алгоритм:
1) Упорядочить вектор {r_i} по убыванию.

2) Упорядочить вектор {d_i} по возрастанию.

3) Соотнести упорядоченные таким образом элементы и позиции (пример):

 

 

Общая характеристика этапа конструкторского проектирования ЭВМ. Иерархия конструкции ЭВМ.

ТЗ Þ системное проектирование Þ функциональное проектирование Þ логическое п. Þ конструкторское п. Þ технологическое п. Þ изготовление и отладка Þ готовое изделие
(конструкторское п. + технологическое п. = техническое п.)

Конструкция (уровни иерархии) вычислительной системы:

Преимущества иерархического деления:
1. Организация производства конструкций по независимым циклам
2. Автоматизация процесса сборки и монтажа
3. Сокращение периода настройки
4. Унификация стендовой аппаратуры
5. Повышение надежности конструкции
6. Удобство эксплуатации
7. Автоматизация решения задач проектирования

Основные задачи, решаемые на этапе конструкторского проектирования:
1. Синтез конструкции - решение задач коммутационно-монтажного проектирования: компоновки, размещения и трассировки.
Компоновка - задача определения состава конструктива каждого элемента.
Размещение - определение оптимального расположения каждого элемента в монтажной плоскости.
Трассировка - определение оптимальной конфигурации проводников, обеспечивающей электрическое соединение.
2. Анализ и контроль - предполагает расчет типовых режимов, помехоустойчивости, механических характеристик конструкции, надежностных характеристик и пр.
3. Выпуск технической документации