Ушаков_ТПЭВМ (Л2-Ушаков - Технология производства ЭВМ (в ворде)), страница 2

Система микроЭВМ построена на больших интегральных схемах и может функционировать без автономных источников пи­тания. МикроЭВМ имеют небольшую стоимость и просты в экс­плуатации.

Примеры отечественных микроЭВМ: семейства машин «Элект­роника 60», «Электроника С-5», «Электроника К-1», «Электрони­ка НЦ», «Электроника 85» и др.

По конструктивному выполнению микроЭВМ можно разделить на однокристальные, одноплатные и многоплатные. Они исполь­зуются как встраиваемые и как настольные.

Встраиваемые микроЭВМ не требуют периферийного оборудо­вания и используются в станках с ЧПУ, промышленных роботах, контрольно-измерительных устройствах и др.

Настольные микроЭВМ являются машинами индивидуального пользования. Кроме ЦП с достаточно большим объемом опера­тивной памяти в состав микроЭВМ входят алфавитно-цифровой дисплей и накопитель на гибких магнитных дисках.

Мини- и микроЭВМ совместимы между собой на уровне языка программирования БЕЙСИК.

Системы малых и микроЭВМ построены как агрегатные систе­мы технических средств, позволяющих компоновать управляющие вычислительные комплексы с различным составом оборудования и обеспечивать замену одного устройства комплекса другими ана­логичного назначения без изменения общего функционирования си­стемы.

Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК), создаваемые на базе мини- и микроЭВМ, представляют собой автоматизирован­ные средства измерения электрических величин, на основе кото­рых могут быть созданы информационно-измерительные системы (ИИС).

Измерительно-вычислительные комплексы выполняют следую­щие функции: осуществляют прямые, косвенные и совокупные из­мерения; управляют процессом измерений; воздействуют на объ­ект измерения; представляют результаты измерений в заданном виде.

Информационно-измерительная система КАМАК предназначе­на для автоматизации научных исследований. Она включает в се­бя систему из функциональных модулей, служащую для связи с объектом. Основным конструктивным элементом системы КАМАК является крейт (от англ. crate — корзина), представляющий собой каркас для установки сменных блоков, неотъемлемой частью кото­рого является магистральный канал для передачи данных. Крейт имеет 25 мест для установки сменных блоков, выполненных на пе­чатных платах. Для управления функциональными блоками в крейтах используется контроллер или процессор. Система КАМАК имеет преимущество перед специализированными измерительными комплексами. Располагая набором блоков, можно создавать раз­личные сложные измерительно-вычислительные системы (ИВС).

Комплекс технических средств (КТС) для локальных информа­ционно-управляющих систем (ЛИУС) построен на базе микросхем с повышенной степенью интеграции и микропроцессоров. Он пред­назначен для реализации локальных систем управления техноло­гическими агрегатами и процессами в различных отраслях про­мышленности и непромышленной сфере.

Комплекс технических средств выполняет следующие функции: сбор и обработку информации, контроль за ходом технологическо­го процесса, непосредственное управление технологическим про­цессом, передачу данных между территориально рассредоточенны­ми локальными подсистемами. Основой для выбора конструктив­ной базы КТС ЛИУС-2 является общепромышленная часть систе­мы унифицированных типовых конструкций.

Персональные ЭВМ. (ПЭВМ). Они представляют собой миниатюризованный аналог мини-ЭВМ и обладают такими же функциональными возможностями. Однако ПЭВМ значительно де­шевле, имеют меньшие габаритные размеры, более гибки в при­менении и лучше приспособлены для индивидуального пользова­ния. Малая трудоемкость изготовления позволяет выпускать ПЭВМ миллионными тиражами. Среди отечественных ПЭВМ наи­более широко используют персональные ЭВМ ЕС 1840; ПЭВМ «Электроника МС 0501» и др.

Специализированные ЭВМ обладают меньшими вычис­лительными возможностями и используются для решения опреде­ленного класса задач.

По способу эксплуатации их делят на стационарные и транс­портируемые (возимые). Стационарные ЭВМ устанавливают в помещениях и на открытом воздухе. Это могут быть большие универсальные, настольные и встраиваемые машины.

Транспортируемые ЭВМ эксплуатируются на автомоби­лях, железнодорожном транспорте, кораблях и т. д. К этому клас­су относят бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ), размещенные на борту летательных аппаратов. Как правило, эти машины являются специализированными. Промежуточное поло­жение между транспортируемыми и стационарными ЭВМ занима­ют портативные ЭВМ (микрокалькуляторы и др.), транспортиров­ку которых осуществляет человек.

Бортовые вычислительные машины (БЦВМ) являются управ­ляющими. К таким машинам предъявляются высокие требования в отношении надежности, быстродействия, устойчивости к механи­ческим, температурным воздействиям и способности к длительной работе в автономном режиме. Их используют в составе сложных бортовых вычислительных систем для решения навигационно-пило-

тажных задач, обеспечения работы радиолокационных средств, контроля бортовых систем, автоматического управления летатель­ными аппаратами и ряда других задач. Они получают информа­цию от различных датчиков. Физические величины, измеряемые датчиками (скорость, высота и др.), являются непрерывными и для ввода в БЦВМ необходимо их преобразование в цифровую форму. Дискретные результаты из БЦВМ должны быть преобразованы в аналоговые величины, так как большинство исполнительных уст­ройств работает от непрерывных сигналов. Различный физический характер информации усложняет всю систему и требует создания преобразователей, обладающих высокой точностью.

Габариты, масса и потребление энергии часто определяют воз­можность использования БЦВМ на борту заданного объекта уп­равления. Для машин среднего быстродействия (200... 500 тыс. опер/с) характерны следующие параметры: масса 5...25 кг, обьем 6...30 дм³, потребление электропитания 100...300 Вт.

Структура ЭВМ. Несмотря на различие в конструкции, ЭВМ состоят из пяти основных устройств (рис. 1.2).

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) пред­назначено для выполнения различных операций над числами (арифметических и др.). Исходные числа поступают в АЛУ из запоминающих устройств. _v

Устройство управления (УУ) осуществляет управление автоматической работой машины в соответствии с заданной про­граммой вычислений. Прохождение сигналов управления показано на рис. 1 2 штриховыми линиями, а прохождение чисел и команд — сплошными линиями. |

Арифметике логическое устройство и устройство управления образуют центральный процессор (ЦП).

Запоминающее устройство (ЗУ) служит для хранения и выдачи исходных данных, промежуточных и окончательных ре­зультатов вычислений. Каждая ячейка ЗУ хранит (запоминает) некоторый набор цифр, а номер ячейки называют адресом.

Запоминающие устройства делят на оперативные (внутренние), имеющие сравнительно небольшой объем, но малое время выборки кода, и внешние ЗУ с большим объемом памяти, но большим временем выборки. Информация, используемая для решения задачи в данный момент, размещается в оперативном ЗУ. Остальная информация находится во внешней памяти — внешнем запоминающем устройстве. В процессе вы­числений по мере необходимости происходит обмен информацией между внешним и оперативным ЗУ.

Устройство ввода предназначено для ввода в машину программы вычислений и необходимых исходных данных.

Устройство вывода служит для выдачи из машины результатов решения задачи.

1. Конструктивная база ЭВМ

Системы ЭВМ общего назначения строятся на типовой конструкторско-технологической базе (рис. 1.3).

Модульные уровни. В ЕС ЭВМ используют пять модульных уровней (ГОСТ 25122—82), которые могут автономно проектиро­ваться, изготовляться и налаживаться. Каждому модульному уров­ню соответствует типовая конструкция, имеющая несколько ва­риантов исполнения. Типовые конструкции построены по прин­ципу входимости модуля предыдущего уровня в модуль после­дующего уровня. Это позволяет выполнять компоновку машин еди­ной системы в виде возрастающих конструкций по модульному принципу.

Модуль первого уровня — интегральная микросхема (ИС) и электрорадиоэлементы.

Модуль второго уровня — типовой элемент замены (ТЭЗ), осуществляющий операции логического преобразования ин­формации. Основу конструкции ТЭЗ составляет двусторонняя или многослойная печатная плата. Интегральные схемы устанавлива­ют с одной стороны платы.

Модуль третьего уровня — панель, содержащая эле­менты- установки, крепления и электрического объединения ТЭЗ.

Несущим элементом является металлическая рамка, на которой крепится кожух с направляющими. Панели могут быть с двухряд­ным или однорядным расположением ТЭЗ. В каждом ряду раз­мещается до 18 ...20 типовых элементов замены.

Модуль четвертого уровня — рама. Она имеет сварной каркас, в котором имеются окна для размещения панелей (до 9) и устройств охлаждения (вентиляторов).

Модуль пятого уровня — стойка (шкаф), которая служит для разме­щения рам с панелями и до­полнительных устройств. Она имеет несущий каркас, дверцы, щиты, фильтр, а также разъемы для подклю­чения стоек друг к другу. В стойке размещены две поворотные рамы и одна подвижная. Фиксатор под­вижной рамы позволяет ус­танавливать ее в определен­ном положении в открытом состоянии. Сварной каркас изготовлен из типового для всех моделей профилиро­ванного материала (профи­ля). Для подключения стой­ки к системе приточно-вытяжной вентиляции в ее нижнем основании преду­сматривается специальное окно. Типовая стойка имеет размеры 1400Х1600Х

Х800мм, что обеспечивает ее перенос через дверные проемы.

Обычно в состав ЭВМ входят несколько стоек (шкафов), сое­диненных кабелем. Дополнительными устройствами являются пульт и тумба. Пульт содержит блоки индикации и управления, а тумба служит для размещения панелей.

Типовые конструкции СМ ЭВМ и микроЭВМ. Системы СМ. ЭВМ и микроЭВМ построены на типовых конструкциях (ГОСТ 20504—71, 26.202—81), которые делятся на пять категорий: изде­лия нулевого, первого, второго, третьего порядка и вспомогатель­ные. При этом обеспечивается входимость изделий низкого порядка в изделия на порядок выше. Изделия третьего порядка допус­кают сопряжение друг с другом (рис. 1.4).

Изделия нулевого порядка — печатные платы, блоки элементов, платы объединительные и соединители.

Международный стандарт устанавливает единые размеры пе­чатных плат по ширине (высоте) Н и длине В. За исходные раз­меры принята плата, имеющая размеры Н₀ == 100 мм и Во = 100 мм.

В качестве модуля приращения по высоте и принята величина 44,45 мм, а приращения по длине — 60 мм.

Размеры печатных плат определяют по формулам

В типовых конструкциях СМ ЭВМ применяют четыре размера плат. Платы Е1 размером 100X160 мм служат для компоновки источников питания; платы Е2 размером 233,35X220 мм — для создания функционально законченных блоков. Платы ЕЗ разме­ром 233,35X100 мм и Е4 размером 100,00X220 мм являются вспо­могательными.

Блоки элементов (ячейки) выполнены в виде печатных плат с размещенными на них ИС и соединителями для выполнения разъемных соединений.

Изделиями первого порядка являются частичные кар­касы, блоки вентиляторов. Частичные каркасы представляют со­бой несущие конструкции, предназначенные для размещения и конструктивного объединения блоков элементов. Они имеют 20 типов исполнения, а каждый тип — варианты по высоте. Конст­руктивное исполнение каркасов обеспечивает их наращивание по высоте и объединение различных каркасов в единую конструкцию.

Изделия второго порядка — каркасы автономных комплексных блоков (АКБ) встраиваемого и приборного испол­нений. Встраиваемые АКБ имеют направляющие элементы — ролики, обеспечивающие плавное перемещение их по направляю­щим стойки. При приборном (настольном) исполнении ролики снимаются, а АКБ закрываются кожухом с вентиляционными ок­нами.

Автономные комплексные блоки являются функционально за­конченными устройствами, имеющими индивидуальные блоки пи­тания, системы принудительной вентиляции, блоки элементов, ли­цевые панели с клавиатурой и органами индикации, расположен­ными на несущей части каркаса. Выход сигналов обеспечивается с помощью плоских кабелей.

Изделия третьего порядка — стойки (шкафы), кото­рые служат для установки АКБ и других изделий, электрическо­го соединения их и защиты от механических воздействий. В стой­ках предусмотрены быстросъемные боковые обшивки и задняя дверь, обеспечивающие удобный доступ к АКБ.

Вспомогательные изделия делят также на четыре ка­тегории, в зависимости от того, с изделиями какого порядка их применяют. Они служат для организации межблочных связей, оформления лицевой части, обеспечения монтажа и др.