Программа, методические указания и контрольные задания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

ЭЛЕКТРОННОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭВМ

Программа, методические указания

и контрольные задания

Москва 2005

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЛБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

ЭЛЕКТРОННОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭВМ

Программа, методические указания

и контрольные задания

Для студентов специальности 220100 (230101) «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Москва 2005

Составители: В.М.Микитин, А.В.Зинин

Редактор В.М.Микитин

Приведены программа, методические указания и задания на курсовые работы для студентов заочной формы обучения по дисциплине "Электронное конструирование ЭВМ".

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.

Рецензенты: д.т.н. В.В.Саморуков к.т.н. В.Г.Одиноков

© МИРЭА, 2005

Литературный редактор

Подписано в печать 00.00.2005. Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. печ. л.0,00 Усл. кр.-отт. 0,00. Уч.-изд. л. 0,0

Тираж 000 экз. Заказ 000

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный институт радиотехники,

электроники и автоматики (технический университет)»

119454, Москва, пр. Вернадского, 78.

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Стремительное развитие процессов информатизации в современ­ном обществе предъявляет повышенные требования к техническому уровню вычислительной техники. При ее создании используются современные методы конструирования и технологии производства. Автоматизация проектных работ на базе широкого применения ЭВМ и микропроцессорной техники позволяет с одной стороны снизить стоимость персональных и микро-ЭВМ, а с другой - создавать современные сверхвысокопроизводительные ЭВМ, являющиеся одними из самых сложных технических систем в совре­менной технике.

Целью изучения дисциплины "Электронное конструирование ЭВМ" является ознакомление студентов с основами современного конструирования средств вычислительной техники. В частности, такое ознакомление предусматривает:

- получение представления о профессиональной деятельности специалистов в области электронного конструирования ЭВМ, о тен-денции и направлениях развития элементной базы и средств ВТ, о влиянии схемотехники и уровня полупроводниковой технологии на параметры БИС, СБИС и устройств на их основе, о методах и прин-ципах выбора исходных параметров элементной и конструктивно-технологической базы ЭВМ на начальных этапах проектирования, о причинах возникновения помех в устройствах и способах обеспече-ния помехоустойчивости их конструкций, о видах системного быст-родействия устройств и способах оценки значений их параметров;

- получение знаний и умений по использованию основных понятий и месту электронного конструирования в общем процессе проектирования и производства ЭВМ, по характеристикам взаимосвязи компоновочных параметров конструкций с уровнем

интеграции устройств и принципами их построения, по принципам

функциональной структуризации и моделированию логических схем устройств ЭВМ при выборе параметров их конструкции, по

4

схемотехническим и конструктивно-технологическим методам обеспечения помехоустойчивости логических элементов, линий связи и конструкции устройства в целом, по методам расчета времени распространения сигнала в линиях связи конструкций устройств и способам оценки параметров их системного быстродействия.

- получение знаний и умений по овладению методами и средствами перехода от схемы устройства к его технической реализации в виде конструктивного модуля заданного уровня, аналитическими средствами расчета первичных и вторичных компоновочных параметров конструкций устройств в широком спектре их интеграции и принципов компоновки, правилами проектирования и трассировки линий связи, средствами оценки уровня быстродействия, помехоустойчивости и помехозащи-щенности конструкций устройств, методами проектирования конструкций узлов, блоков и устройств ЭВМ с использованием современной элементной базы (БИС, СБИС, МКМ, микро-процессорные комплекты и др.) и методами проектирования новых конструкций для высокоинтегрированных элементов и устройств перспективных разработок.

- приобретение опыта системного выбора парамеров базового матричного кристалла БИС и СБИС, практических расчетов первичных и вторичных компоновочных параметров конструкций и параметров системного быстродействия обрабатывающих устройств ЭВМ в широком диапазоне их уровня интеграции.

Задачи изучения дисциплины состоят в получении студентом достаточных для своей специальности представлений, знаний, умений и навыков по современному проектированию конструк-

ций элементов, узлов и устройств ЭВМ на БИС и СБИС с использованием методов электронного конструирования, по использованию методов выбора схемотехнических и компоно-вочных решений в области элементной и конструктивно-техно-логической базы, по применению методов электронного конструи-

5

рования для оценки параметров системного быстродействия и обеспечения внутренней и внешней электромагнитной совмести-мости в конструкциях устройств ЭВМ.

Курс "Электронное конструирование ЭВМ" знакомит студен-тов с вопросами современного проектирования конструкций ЭВМ, методами схемотехнического и конструктивно-технологического обеспечения помехоустойчивости, надежности и тепловых режи-мов в конструкциях устройств ЭВМ, основами эле­ктронного и теп-лового конструирования средств ВТ, особенностями использова-ния средств автоматизации на проектном и конструкторско-техно-логическом этапах разработки.

Студенты изучают данную дисциплину на 5 курсе в течение одного семестра. Этой дис­циплине предшествуют курсы по информатике, электротехнике, электронике, схе­мотехнике ЭВМ и организации ЭВМ и систем. Также этой дисциплине обязательно предшествует курс по конструкторско-технологическому обес-печению производства ЭВМ. Полученные знания позво­ляют сту-денту эффективно решать задачи проектирования, конструиро-вания и технологии производства средств ВТ.

Объем курса "Электронное конструирование ЭВМ" опре-деляется учебным планом специальности 220100.

Общий объем (объем аудиторных занятий) по данной дисциплине включает:

- для студентов по групповой форме обучения: 72 часа, в т.ч. 54 часа лекций и 18 часов лабораторных работ;

- для студентов по индивидуальной форме обучения: 36 часов, в т.ч. 18 часов лекций и 18 часов лабораторных работ.

Дисциплина читается на 10 семестре.

Для проверки качества усвоения студентами материала учеб­ным планом предусмотрены зачет, экзамен и курсовая работа на 10 семестре.

Тематика лабораторных работ и курсовой работы приводится ниже.

6

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основной

1. Микитин В.М. Теория и практика расчета компоновочных параметров при электронном конструировании СВТ: Учебное пособие / Моск.гос.институт радиотехники, электроники и автома-тики (технический университет). – М., 2002. – 112с.

2. Микитин В.М., Смирнов Н.А., Тювин Ю.Д. Электронное конструирование ЭВМ. Основы компоновки и расчета параметров конструкций: Учеб.пособие/Моск. гос. институт радиотехники, элек-троники и автоматики (технический университет). - М.: 2000.- 118 с.

3. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник /Р.В.Данилов, С.А.Ельцова, В.М.Микитин, В.В.Саморуков и др.; Под редакцией Б.Н.Фай-зулаева, Б.В.Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1987. - 384 с.

4. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование элект-ронных вычислительных машин и систем. Учеб. для втузов. - М.: Высш.шк., 1986. - 512 с.

5. Савельев А.Я., Овчинников В.А. Конструирование ЭВМ и систем. Учеб. для вузов. - М.: Высш.шк., 1989. - 312 с.

6. КнязевА.Д., Кечиев Л.Н., Петров Б.В. Конструирование ра-диоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. - М.: Радио и связь, 1989.-224 с.

7. Микитин В.М., Зинин А.В., В.Г.Одиноков. Электронное конструирование ЭВМ. Методические указания по курсовому проектированию. / Моск. гос. институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). -М.: 2005. – 24с.

8. Микитин В.М., Зинин А.В. Электронное конструирование ЭВМ. Методические указания по выполнению лабораторных работ. / Моск. гос. институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). – М.: 2005. – 32с.

7

Дополнительный

9. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами: Пер.с анг. /Под ред.Б.Н.Файзулаева.- М.: Мир, 1990, 238с.

10. "Исследование принципов электронного конструирования вы-сокопроизводительных ЭВМ на основе КМОП СБИС". Научно-тех-нический отчет по теме 8680 НИР, 1987. - 251с. - Госучет Е64268.

11. Кармазинский А.Н., Файзулаев Б.Н. Сверхскоростная элементная база на основе КМОП-схемотехники. - ЭВТ. - 1987. - Вып.1. - С.134-143.

12. Левин В.К. Структурно-технические характеристики и на-правления развития высокопроизводительных систем. - ЭВТ.- 1988. - Вып.2. - С.4-16.

13. Файзулаев Б.Н. Функциональное быстродействие интег-ральных схем.- Микроэлектроника.- 1988. - Т.17.- Вып.2.- с.92-102.

14. Файзулаев Б.Н., Драбкин В.А., Богданов Д.П. Быстродей-ствие межсоединений БИС и СБИС.- ЭВТ.- 1989.- Вып.3.- с.96-103.

15. Самсонов Н.С. Проблемы повышения функциональной производительности и интеграции СБИС. - ЭВТ.- 1989.- Вып.3.- с.90-96.

16. Контарев В.Я., Панов Е.Н., Богданов Д.П. Проблемы элек-тронного конструирования корпусов БИС и СБИС наносекундного диапазона. - Вопросы радиоэлектроники. Сер.ЭВТ, 1989, вып.7, с.20-29.

17. Файзулаев Б.Н., Кастрюлев А.Н., Микитин В.М. Разработка конструктивно-технологических методов создания высококачест-венных изделий кремниевой микроэлектроники // Сборник. Электронная промышленность. - № 4/5. – 1994.

18. Коваленко С.М., Тювин Ю.Д. Элементная и конструктив-ная база высокопроизводительных ЭВМ: Учеб. пособие /Моск. гос. институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). – М.: 1997. – 44с.

8

ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Сущность, направления и задачи электронного конс-труирования ЭВМ. Связь ЭК с задачей обеспечения ЭМС

1.1. Цель и задачи дисциплины. Информационное обеспечение курса. Место курса в общей системе подготовки инженера по специальности.

1.2. Предпосылки возникновения, сущность и определение понятия "Электронное конструирование ЭВМ". Предмет и объекты ЭК. Средство и способы решения задач при ЭК. Основные проблемы, направления и задачи ЭК. Сущность проблем количества и качества. Задачи оптимизации параметров конструкции ЭВМ, повышения быстродействия устройств и обеспечения помехоустойчивости и помехозащищенности конструкций.

1.3. Связь ЭК с электромагнитной совместимостью (ЭМС). Основные понятия и определения электромагнитной совмес-тимости. Внутренние и внешние факторы электромагнитного воздействия на работоспособность ЭВМ. Параметры, опреде-ляющие помехоустойчивость и помехоэмиссию СВТ. Класс-сификация уровней СВТ по задаче обеспечения ЭМС.

1.4. Характеристика понятий: внутренняя (внутриаппаратная) ЭМС и внешняя (внутрисистемная, межсистемная) ЭМС. Особенность понятий: помехоустойчивость и помехозащи-щенность устройства. Общая характеристика методов ЭК по обеспечению внутренней ЭМС.

1.5. Методы ЭК по защите устройств ЭВМ от внешних электромагнитных помех (ЭМП). Экранирование аппаратуры. Теоретические аспекты экранирования электрического, магнитного и электромагнитного полей. Принципы работы магнитных, электростатических и электромагнитных экранов.

Заземление технических средств ЭВМ. Правила выполнения

9

заземления. Стандарты и нормы по обеспечению ЭМС. Особенности аттестации электронных вычислительных средств на соответствие требованиям ЭМС.