Исходной информацией при решении задачи размещения являются данные о конфигурации и размерах монтажного пространства, количество и геометрические размеры модулей, схема соединений, а также ограничения на взаимное расположение отдельных элементов, учитывающие особенности разрабатываемой конструкции.

В общем виде задача размещения формулируется следующим образом. Заданы множество модулей и множество связей между ними , а так же множество установочных мест (позиций) на коммутационной плате  . Найти такое отображение множества S на множестве Z, которое обеспечивает экстремум некоторой целевой функции F.

Основной целью задачи размещения является облегчить последующую задачу трассировки. В идеале каждое размещение должно быть оценено проведением трассировки, но из-за больших затрат ресурсов ЭВМ не может быть эффективно осуществлено на современных вычислительных машинах. Поэтому обычно используют промежуточные критерии, которые опосредованно способствуют решению основной задачи – получению оптимальной трассировки соединений.  К таким критериям относятся:

-        минимум суммарной длины всех  соединений платы;

-        минимизация длины наиболее длинных соединений;

-        минимизация числа пересечений сигнальных цепей;

-        максимум числа цепей простой конфигурации.

Наибольшее распространение получил первый критерий, так как уменьшение длин соединений упрощает последующую трассировку, улучшает электрические характеристики устройства, кроме того, он сравнительно прост в реализации.

Схема соединений описывается матрицей смежности. Для дискретных алгоритмов размещения (см. далее п2.) коммутационное поле описывается матрицей длин. Длина соединений между элементами si  и sj  определяется как , где rij – элемент матрицы смежности,  - элемент матрицы длин. Суммарная длина соединений для схемы при произвольном размещении будет вычисляться по формуле: , таким образом, в случае критерия минимума суммарной длины соединений мы должны минимизировать, указанное выражение: , в такой постановке эта задача соответствует одной из типовых задач математического программирования -  задаче квадратичного назначения.

2. Классификация алгоритмов размещения

В настоящее время алгоритмы размещения можно разделить на две большие группы:

-        непрерывно - дискретные алгоритмы;

-        дискретные алгоритмы размещения.

При использовании непрерывно-дискретных алгоритмов задача размещения решается в два этапа: на первом, полагая МКП (монтажно-коммутационное поле) непрерывным, определяют координаты центров элементов, при которых целевая функция имеет экстремальное значение. На втором этапе, полученные значения округляют до целочисленных значений. Для решения задачи размещения в этом случае могут использоваться методы, основанные на решении нелинейной задачи математического программирования, и методы, основанные на решении задачи динамического программирования.

В дискретных алгоритмах размещения используют МКП  с фиксированными позициями, и из различных вариантов выбирается тот, который обеспечивает оптимальное значение целевой функции. Можно выделить следующие группы дискретных алгоритмов: случайного поиска, назначения, и эвристические алгоритмы (последовательные и парных перестановок).

Алгоритмы случайного поиска основаны на использовании методов Монте-Карло и относятся к итерационным. На основе датчика случайных чисел получают некоторый вариант размещения, для которого вычисляют целевую функцию, результат запоминают, если значение функции является наилучшим, и так до тех пор, пока не будет найдено устраивающее разработчика решение. Существует несколько модификаций такого типа алгоритмов, в зависимости от датчика случайных номеров позиций.

 

Сайт управляется системой uCoz