175000-49-(МКМ) (175000-49-МКМ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Факультет - ВАВТ Кафедра - ВТ Специальность - 220100

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

КОНСТРУКЦИЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ЭВМ С ИНТЕГРАЦИЕЙ 175000 ЛЭ В ОБЪЕМЕ МКМ

Дисциплина: "Электронное конструирование ЭВМ”

Задание N ___86_______

Студент ____Суворов В.В.____

Группа (шифр)_ВСС-4н-001280

Начало работы _________ Окончание работы __________

Руководитель проф.Микитин В.М.

Допущен к защите _______________

"____"___________ 2005 г.

Москва 2005

ЗАДАНИЕ

на КУРСОВУЮ РАБОТУ по дисциплине

"Электронное конструирование ЭВМ”

Вариант типового задания № __86_____

1. ТЕМА ПРОЕКТА:

Спроектировать конструкцию быстродействующего обра­батывающего устройства ЭВМ в объеме одного МКМ

Обеспечить помехоустойчивость конструкции, ее ремонтопригодность и разъем­ный принцип монтажа в изделиях.

Оценить уровень системного и функционального

быст­родействия устройства на уровне МКМ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

1
) Максимальная эффективная интеграция _______МКМ_______: Nэф.max = 175000 элэ;

2) Принцип компоновки элементов в МКМ на всех уровнях: микропроцессорный;

3) Общее число уровней компоновки элементов в МКМ: четыре i=1,2,3,4); 4) Число элементов на последнем уровне компоновки: М4 = 49; 5) Библиотечные функции микросхем характеризуются двумя уровнями компоновки (i=1,2) и составляют: М1 = 10 ; (М2,М3 – определяется в процессе проектирования);

6) Критерий качества конструкции: максимальное быстродействие и плотность компоновки;

7) Тип коммутационного элемента и условия трассировки соединений керамическая многослойная подложка, 1 проводник в шаге 0,5 мм

8) Условия монтажа в конструктивном модуле более высокого уровня

с использованием НУС – соединителя____________________________

1. СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ:

1. (Перечень вопросов, подлежащих разработке)

1) титульный лист;

2) задание, утвержденное преподавателем;

3) оглавление;

4) введение;

5) выбор схемотехники, уровня технологии и параметров базо­вого матричного кристалла;

6) расчет основных компоновочных параметров логической схе­мы;

7) расчет энергетических параметров (U, Р, I);

8) выбор системы охлаждения и обоснование требо­ваний к конструктивным элементам;

9) описание принципов обеспечения помехоустойчивости конс­трукции;

10) расчет конструкции коммутационного элемента;

11) выбор и обоснование общей конструкции;

12) расчет параметров системного и функционального быстро­действия;

13) выбор и обоснование технических решений по конструкции соединителя для разъемного монтажа МКМ;

14) технологическая часть - описание технологического процесса изготовления многослойной керамической подложки МКМ;

15) заключение;

16) листинги программ и результаты расчета на ЭВМ (если программы разрабатывались или использовались);

17) список литературы.

IV. ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА :

_(с точным указанием обязательных чертежей в объеме 2-3 листов)_

- схема электрическая принципиальная БЛЭ БИС - 0,5 листа;

- топологический чертеж БМК БИС - 0,5 листа;

- сборочный чертеж МКМ - 1 лист;

- сборочный чертеж разъемного соединителя МКМ - 1 лист;

- схема техпроцесса изготовления коммутационного элемента (многослойной керамической подложки) - 1лист.

Задание выдано " 22 " декабря 2004 г.

Руководитель

Микитин В.М.______________

Студент Суворов В.В.__________________

ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ_____________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________

Защита курсовой работы " " 2004 г. Комиссия: ______________________________________ _______________________________________________

Оценка _______________

Особое мнение комиссии__________________________

________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________

Оглавление.

Введение.

Темой данного курсового проекта является проектирование быстродействующего обрабатывающего устройства в объеме одного МКМ на безкорпусных БИС.

Актуальность применения МКМ подчеркивает тот факт, что смене поколений СВТ характерны свои принципы проектирования и компоновки элементов и устройств, методы обработки информации, проблемы конструктивно-технологического порядка. Переход к каждому последующему поколению связан с изменением этих принципов и традиций, которые ведут к увеличению быстродействию, надежности, минимизации конструкций и уменьшения стоимости.

Самым минимальным функциональным уровнем, присутствующим всегда, является логический элемент, выполняющий элементарную логическую функцию типа И, И-НЕ. Такой элемент обычно именуют термином «базовый ЛЭ».

Максимальным функциональным уровнем является либо сама ЭВМ, либо вычислительный комплекс (ВК), состоящий из нескольких процессоров или ЭВМ, либо вычислительная система (ВС), состоящая из нескольких ВК.

Этот функциональный состав можно представить в виде иерархической структуры:

Базовый ЛЭ (БЛЭ)

Функциональный элемент (ФЭ)

Функциональный узел (ФУ)

Функциональный блок (ФБ)

Устройство (У)

Процессор

ЭВМ

ВК

ВС

Каждый из перечисленных уровней предназначен для выполнения определенной функции и представляет собой совокупность из ниже стоящего уровня. Развитие технологии сегодня позволяет заменять ФБ на МКМ на безкорпусных БИС, что позволяет наиболее рационально проектировать СВТ.

1. Выбор схемотехники, уровня технологии и параметров БМК МКМ

1. Выбор значения М2 и М3

Задано: N_{maxэффек} = 175000, i = 1, 2, 3, 4, М₁ = 10, М₄ = 49

Рассчитаем М₂ и М₃: М₁ М₂ М₃ М₄ = N_{maxэффек}

M₂ M₃ = N_{maxэффек} / (M₁ M₄) = 175000/(10  49)=357

Примем: М₁=10, М₂=17, M₃=21, M₄=49

=> N_{maxэффек} = М₁ М₂ М₃ М₄ = 174930

1.2. Определение максимальной интеграции БИС.

Логические элементы в модулях БИС используются со средней эффективностью равной 0,5. При этом эффективность использования структурных элементов по уровням компоновки равно:

для i=1: Э_Э1=0,7

для i=2: Э_Э2=0,8

для i=3: Э_Э3=0,9

для i=4: Э_Э4=1

Вычислим, сведя результаты в таблицу 1.1:

= =0,5

N_maxmax=N_{maxэффект}/Э_эф.ср.=174930/0.5=349860 элэ

Табл. 1.1

1.3. Определение уровней полупроводниковой технологии () МКМ

Минимальный литографический размер определим исходя из следующей зависимости:

=10/(N_max)^1/4=10/(7083)^1/4=1,09 мкм

L_кр = 5,6 /  = 5,6 / 1,09 = 5,14 мм

1.4 . Выбор схемотехники.

Строим БИС на основе схемотехники КМОП. Обоснование выбора схемотехники при