Статья - Техническая база ЭВМ, страница 5

Современные наиболее высокопроизводительные ЭВМ отлича­ются большим разнообразием технической базы — применение корпусированных СБИС, установленных на многослойных печат­ных платах, бескорпусных БИС на многослойных керамических и пленочных платах, объемных модулей. При этом разнообразии ЭВМ последних семейств и моделей всех фирм обладают рядом общих качеств (за единичными исключениями). В их центральных устройствах используются: кремниевые биполярные микросхемы логики на переключителях тока с субнаносекундными задержка­ми элементов и сверхбыстродействующей памяти (исключением является ЭВМ ЕТА-10, в которой используются логические КМОП СБИС); жидкостное охлаждение процессоров (кроме ЭВМ фир­мы Hitachi); типовые элементы замены с большим количеством микросхем (от 72 до 800), выводы которых непосредственно при­паяны к плате ТЭЗ (исключение составляют микросборки фир­мы NEC, количество БИС на которых до 36, что является пре­дельной величиной для используемой технологии). В ТЭЗ и объе­динительных панелях применяются крупноформатные (наиболь­ший размер от 430 до 710 мм) прецизионные полосковые МПП со сквозными и внутренними межслойными переходами (исклю­чением является ЭВМ Сгау-2, в объемных модулях которой ис­пользуются МПП средних размеров с двумя слоями проводни­ков сигнальных связей), а также многослойные керамические и пленочные платы больших (для такого вида плат) размеров. Не­посредственного физического доступа к входам-выходам микро­схем для подсоединения измерительного прибора при поиске не­исправности ЭВМ на рабочей частоте не обеспечивает ни одна конструкция современных ЭВМ.

Тенденциями развития технической базы ЭВМ являются: рост интеграции применяемых БИС, их быстродействия, числа выво­дов и потребляемой мощности; повышение интеграции ТЭЗ за счет увеличения количества элементов в БИС, плотности компоновки БИС (путем совершенствования плат, корпусов БИС, мето­дов монтажа), а также размеров плат (до уровня, обес­печивающего создание на плате функционально законченных уст­ройств) ; распространение жидкостного охлаждения от централь­ных процессоров к устройствам памяти и периферийным процес­сорам, совершенствование методов жидкостного охлаждения за счет сокращения длины кондуктивных участков, применения тур­булентных потоков жидкости и испарительного теплосъема; вне­дрение конструктивно-технологических решений, позволяющих иметь короткие объемные связи внутри модулей. Все это должно сопровождаться быстрым ростом надежности микросхем, плат, соединений.

Возрастающая роль потерь в плотности компоновки, быстро­действии, рассеиваемой мощности, связанных с увеличением чи­сла выходов микросхем, а также сложность изготовления корпу­сов СБИС и надежного монтажа их на платы вызывают необхо­димость перехода к использованию модулей ЭВМ в виде крупных микросборок на основе бескорпусных кристаллов или СБИС в микрокорпусах, которые из-за очень малых размеров не могут обеспечить полную защиту от климатических и механических воз­действий. Распространению модулей-микросборок будет способст­вовать освоение особо прецизионных МПП и многослойных плат, в которых сочетаются технологические процессы тонкопленочных и печатных плат, а также отработка принципов охлаждения пу­тем непосредственного погружения компонентов в диэлектричес­кую жидкость. Для дальнейшего повышения плотности компонов­ки элементов в устройствах развиваются разнообразные методы создания модулей ЭВМ с использованием многослойных тонкопле-зночных связей с микронной шириной линий на жестких подлож­ках: ультраБИС на кремниевых пластинах и сверхкристаллах, микросборки на кремниевых платах и СБИС со столиковыми вы­водами, монолитные мозаичные микросборки и др.

Существует ряд важных предпосылок перехода в суперЭВМ к криогенному охлаждению, позволяющему уменьшить трудности и отодвинуть пределы повышения надежности и производитель­ности ЭВМ, связанные с ростом тепловыделения компонентов. Использование криогенного охлаждения будет способствовать ус­корению внедрения в центральные части суперЭВМ микросхем на полевых транзисторах (кремниевых или арсенид-галлиевых), вы­сокотемпературной сверхпроводимости, микросборок на тонкопле­ночных платах.

Оптические линии с уплотнением информации при передаче начнут заменять линии на радиочастотных кабелях внутри вычис­лительных комплексов. Их дальнейшее развитие будет происхо­дить в направлении повышения плотности каналов путем созда­ния БИС оконечных узлов, в том числе объединяющих в одной микросхеме, а затем и на одном кристалле оптоэлектронные ком­поненты со схемами логики и памяти. Это позволит в дальнейшем эффективно использовать оптические связи между модулями-ЭВМ. Криогенное охлаждение компонентов, использование арсе-нида галлия будут также способствовать расширению областей применения оптических связей внутри ЭВМ. В то же время целе­сообразность внедрения в центральные части ЭВМ оптоэлектрон-ных элементов логики и памяти не подтверждается ни существу­ющими достижениями в этом направлении, ни оценками конку­рентоспособности его в будущем.

Техническая база высокопроизводительных вычислительных систем из очень большого числа СБИС — микропроцессоров, кото­рые будут разрабатываться наряду с универсальными суперЭВМ на процессорах предельной производительности, также должна обеспечивать высокую плотность компоновки микросхем и темп обмена информацией. В связи с этим рассмотренные направления совершенствования базы суперЭВМ в основном относятся и к си­стемам на микропроцессорах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Tone H., Shinohara M., Miyazawa T. Development Concepts and Hardware Architecture of the FACOM M-780 Model Group//FUJITSU Scientific and Technical J. — 1987. — Vol. 23, N 4. — P. 201—215.

2. Purcell C. J. An Introduction to the ETA¹⁶//Lecture Notes in Engineering, 24, Supercomputer and Fluid Dymanics Proceedings of the First Nobeyama Workshop. — 1986. — Sept. 3—6.

3. Wakai K,, Kobayachi F., Odaka T. HITACHI M-680H and M-682H Computer Systems//Hitachi Review. — 1986.— Vol. 35, N 2, P. 79—84.

4. Многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-2»//Проспект/ИТМ и ВТ АН СССР. — 1982. — 34 с.

5. Pittler M. S., Powers D. M., Schnabel D. L. System Development and Techno­logy Aspects of the IBM 3081 Processor Complex//IBM J. Research and De­velopment.—1982.—Vol. 26, N 1. —P. 2—11.

6. IBM 3090 Reliability Figures Are Less than Impressive//Information WEEK.—1986, July 28.— P. 18—20.

7. Tochihiko Watari, Hiroshi Muzano. Packaging Technology for the NEC SX Supercomputer//IEEE Trans. — 1985.— Vol. CHMT-8, N 4.— P. 462—467.

8. Reinsch K. G. Die Cray-2 der Universitat Stuttgart. Eine Herausforderung an Wissenschaft und Industrie//PIK: Praxis der Informations Verarbeitung und Kommumkation. — 1987. — Vol. 10, N 2.— P. 102—108.

9. Blodgett A. J. A Multilayer, Ceramic Multichip Module//IEEE Trans.—1980,— Vol. CHMT-3, N 4. — P. 643—637.

10. Balde J. W. IEEE Computer Packaging Committee Spring Packaging Work-shop//Computer. — 1984. —Vol. 17, N L —P. 83—86.

11. Devis S. G. The Superconductive Computer in your Future//Datamation.— 1987, Aug. 15.— P. 74—78.