Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

"УТВЕРЖДАЮ" "СОГЛАСОВАНО"

Декан факультета ВМС Председатель учебно-методической

_____________ Коваленко С.М. комиссии по специальности

"____"________________ 2002г. ______________ Смирнов Н.А.

"____"______________ 2002г.

Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А

дисциплины "Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ"

Специальность 220100 - "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети"

Специализация -

Составлена на основании Государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки инженера по специальности 220100 (ГОС-2)

Факультет: Вычислительные машины и системы (ВМС) Кафедра: Вычислительная техника

Объем учебной нагрузки и виды отчетности

Москва 2002

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ,

ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1. Цель изучения дисциплины.

Получение:

- представления о профессиональной деятельности инженеров-конструкторов и технологов, о системах конструкторской и технологической документации (ЕСКД, ЕСТД, ЕСТП) и машинных методах ее выполнения , о причинах возникновения помех в устройствах и способах снижения их уровня, об основах, теплового и художественного конструирования ЭВМ, об основах конструкторско-технологического обеспечения надежности и устойчивости ЭВМ к эксплуатационным воздействиям.

- знания и умения использовать основные понятия и место конструкторско-технологического этапа в общем процессе проектирования и производства СВТ, основные принципы модульного конструирования и технологические основы производства, методы конструктивно-иерархического построения функциональных узлов, блоков и устройств ЭВМ.

- умения владеть методами и средствами перехода от схемы устройства к его технической реализации в виде конструктивного модуля заданного уровня, правилами оформления технической документации с применением САПР на конструкторско-технологическом этапе, методами проектирования конструкций узлов, блоков и устройств ЭВМ с использованием современной элементной базы (БИС, СБИС, микропроцессорные комплекты и др.) и методами проектирования новых конструкций и технологий для высокоинтегрированных элементов и устройств перспективных разработок.

- опыта чтения и выполнения эскизов и чертежей узлов и схем.

1.2. Задачи изучения дисциплины.

Задачи изучения дисциплины состоят в получении студентом достаточных для своей специальности представлений, знаний, умений и навыков в области современного конструирования и технологии производства ЭВМ и ее составных частей; ознакомления с методами конструкторско-технологического обеспечения помехоустойчивости, надежности и тепловых режимов в конструкциях ЭВМ, основами теплового и художественного конструирования средств ВТ, особенностями использования САПР на конструкторско-технологическом этапе и правилами оформления технической документации.

1. Перечень дисциплин и разделов, знание которых требуется для изучения данной дисциплины:

- информатика;

- электротехника;

- электроника;

- схемотехника ЭВМ;

- моделирование; - компьютерная графика.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ, ИХ СОДЕРЖАНИЕ

2.1.1. Характеристика задач конструкторского прооектирования и система технической документации

1.1. Цель и задачи курса. Информационное обеспечение курса. Структура обучения дисциплине. Место курса в общей системе подготовки инженера-системотехника. Задачи, решаемые при конструировании, проектировании и разработке технологий производства ЭВМ. Место и роль инженеров-конструкторов и технологов в процессе создания ЭВМ и вычислительных комплексов, их взаимодействия с инженерами-системотехниками.

1.2. Конструктивно-технологическая классификация СВТ. Структура конструкции, требования к конструкции по назначению средств ВТ. Требования по надежности, безотказности, долговечности и сохраняемости. Ремонтопригодность. Требования безопасности, эргономики и эстетики. Требования технологичности и унификации. Патентно-правовые требования.

1.3. Условия эксплуатации СВТ: виды и группы внешних воздействующих факторов (ВВФ). Сведения о нормативной документации, отражающей требования по устойчивости к ВВФ. Структура технических заданий на разработку средств ВТ, технических условий на конструктивные модули и изделия СВТ.

1.4. Классификация испытаний ЭВМ, конструктивных модулей и изделий СВТ. Программа и методика испытаний.

1.5. Стадии разработки ЭВМ: НИР, НИЭР, ОКР: эскизное и техническое проектирование, рабочее проектирование, экспериментальная отработка, освоение в производстве. Поиск конструктивно-технологических решений. Документальное оформление конструкторских решений: состав комплекта КД, схемы как конструкторские документы, текстовые конструкторские документы, эксплуатационные и ремонтные документы. Внесение изменений в конструкторскую документацию. Понятие о литерности документации.

1.6. Роль стандартизации в создании и освоении производства средств ВТ. Международная кооперация на рынке СВТ. Понятия о системе нормативно-технической документации, используемой в разработке и производстве средств ВТ: ЕСКД, ЕСПД, ЕСТД и ЕСТП. Назначение, виды и комплектность конструкторской и технологической документаций. Базовые методы конструирования и оформления конструкторской документации, связь методов конструирования с САПР. Выполнение чертежей, схем и условных графических обозначений.

2.1.2. Основы системного (модульного) конструирования ЭВМ.

2.1. Основные понятия о технической базе ЭВМ. Характеристика понятий: элементная база, конструктивная база и технологическая база. Особенность понятий: конструктивно-технологическая база, элементная и конструктивно-технологическая база. Единство и взаимосвязь элементной и конструктивно-технологической базы. Ведущая роль элементной базы при конструировании современных средств ВТ.

2.2. Основные принципы и критерии конструирования СВТ. Классификация и характеристика основных принципов конструирования: моносхемный, схемно-узловой, каскадно-узловой, функционально-узловой, функционально-модульный. Характеристика основных критериев конструирования: конструктивная модульность и конструктивная совместимость, максимальная эффективность и быстродействие, внутренняя помехоустойчивость и внешняя помехозащищенность, обеспечение тепловых режимов и условий эксплуатации, автоматизация проектирования и производства, унификация и стандартизация, технологичность и стоимость.

2.3. Структура модульных уровней конструкции ЭВМ. Характеристика конструкционных систем: ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ, микро- и персональных ЭВМ. Структурные уровни и конструктивные модули. Категории изделий и типовые (базовые) конструкции, общая характеристика, терминология и назначение. Основные принципы проектирования и компоновки базовых конструкций модульных уровней ЭВМ. Базовые несущие конструкции. Вопросы стандартизации, унификации, быстродействия, конструктивной и электрической совместимости конструкций модульных уровней ЭВМ. Критерии выбора габаритных размеров конструктивных модулей ЭВМ.

2.4. Конструктивные модули первого уровня. Классификация элементов 1-го уровня конструкции: активные, пассивные, дискретные электрорадиоэлементы (ЭРЭ). Конструкции корпусных ИС, БИС и СБИС и способы их установки на ПП. Соединители для БИС и СБИС с малым усилием сочленения (МУС). Критерии выбора корпуса для БИС и СБИС. Конструкции гибридных микросхем и микросборок.

Перспективные конструкции модулей 1-го уровня - многокристальные модули (МКМ) на бескорпусных БИС и СБИС. Конструкции многослойных монтажных подложек: керамические, полиимидные и кремниевые. Количество, расположение и конструктивные особенности внешних выводов, гибкие ленточные носители. Тепловые характеристики МКМ и способы монтажа на печатные платы. Разъемные соединители с нулевым усилием сочленения (НУС). Вопросы герметизации и ремонтоспособности конструкций МКМ.

2.5. Конструктивные модули (КМ) 2-го уровня. Компоновка модулей 2-го уровня. Основные характеристики: функциональный объем (интеграция), токовые нагрузки, потребляемая мощность. Количество и размещение внешних связей. Типы и размеры печатных плат. Соединители для печатных плат. Размещение и адресация эле-ментов конструкции в модулях. Несущие элементы конструкций. Виды и способы оформления КД на конструктивные модули 2-го уровня.

2.6. Конструктивные модули третьего и четвертого уровней. Представления об электронных блоках и коммутационных панелях. Типовые конструкции панелей ("материнских плат"). Компоновка цепей питания на панели. Электромонтаж внутренних логических цепей и особенности электромонтажа внешних связей панели. Варианты компоновки конструктивных модулей. Типовые конструкции рам и стоек. Компоновка панелей и рам в стойке. Методы выполнения электрических соединений. Особенности применения проводного и кабельного электромонтажа. Токовые нагрузки и характеристики тепловых режимов. Силовые цепи и "перекосы" потенциалов питания.

Несущие конструкции модулей 3-го и 4-го уровней. Виды и способы оформления конструкторской документации.

2.1.3. Основы конструирования коммутационных элементов

модульных уровней ЭВМ

3.1. Виды и варианты конструкций коммутационных элементов: уровни металлизации в кристаллах БИС и СБИС, многослойные печатные платы (МПП) узлов и блоков, многослойные подложки многокристальных модулей. Структура конструкций коммутационных элементов и принципы ее построения. Взаимосвязь структуры с помехоустойчивостью конструкции. Условия трассировки проводников и параметры элементов печатного монтажа. Конструкции слоев и топология рисунка на сигнальных и потенциальных слоях. Технологические ограничения на параметры конструкции коммутационных элементов. Конструкторская документация на МПП и правила ее выполнения. Базовый метод оформления КД на МПП.

3.2. Эффективность использования трассировочных каналов в конструкциях коммутационных элементов. Конструктивно-технологические факторы, влияющие на эффективность использования трасс и способы повышения эффективности.

3.3. Электрические параметры линий связи в коммутационных элементах. Критерии выбора электрических параметров. Взаимосвязь электрических и конструктивных параметров проводников. Структурные звенья и графики зависимости.

Особенности аттестации и сертификации средств ВТ на соответствие требованиям ЭМС.

2.1.4. Обеспечение быстродействия, помехоустойчивости и электромагнитной совместимости в конструкциях и основы электронного конструирования ЭВМ

4.1. Основные понятия электронного конструирования (ЭК) и электромагнитной совместимости (ЭМС) ЭВМ. Направления и задачи ЭК. Уровни ЭМС. Нормы ЭМС и вопросы стандартизации.

4.2. Дестабилизирующие факторы в конструкциях ЭВМ при передаче информационного сигнала: задержка, искажение, помехи, затухание. Характеристика понятий: быстродействие, помехоус-тойчивость и помехозащищенность конструкций ЭВМ, внутренняя и внешняя ЭМС. Неоднородности, отражения и перекрестные по-мехи в линиях связи (ЛС). Помехи по цепям питания и земли.

4.3. Конструктивные и схемотехнические методы обеспечения быстродействия ЛС и внутренней ЭМС. Критерий помехоустойчивости ЛС в системе межсоединений и его связь с помехоустойчивостью ЛЭ. Согласование ЛС и согласующие элементы. Правила проектирования и трассировки ЛС. Критические цепи. Методы определения времени распространения (задержки) сигнала в RC- и LC- линиях связи. Волоконно-оптические линии связи и кабели.