Л1-Савельев, Овчинников - Конструирование ЭВМ и систем - 1984 год, страница 4

На рис. 1.5 приведена схема конструкции ЭВМ как и — уровневой иерархической системы. Каждому рангу конструкции ставится в соответствие уровень иерархии, а каждой типовой конструкции данного ранга — подсистема уровня. Формальное описание структуры конструкции ЭВМ имеет вид: , 'ггя и 1 йиииииа '1 г1 1 ' Рана Яанеии Чйиаи, шасси) ' Кассета г- 1 ) Яиейиа 1 1(суййааи1 Рве. 1.3. Схема конструктивной иерархии ЭВМ ( М вЂ” микросхеме ((ЙС, СИС, БИС), электрорадкоэлемект) 1 Ркс. 1.4. Внешний ввд одковлатного субблока (а), кассеты (б)„ блока (е), рамы (г) к трехрэмкокй стойки (д) ной законченности реализованной в ней схемы. Один из вариантов конструкции кассеты приведен на рис. 1 4,б. Типовая конструкция третьего уровня (блок, панель, шасси) выполняется в виде сварного или сборного каркаса, в котором осуществляется механическое крепление и электрическое соединение ячеек или кассет.

Пример блока разъемной конструкции дан на рис. 1.4,в. Модули четвертого и пятого уровня иерархии (рама и стойка) представляют собой сварной или сборный каркас для конструктивного объединения панелей, блоков или непосредственно типовых конструкций первого уровня (субблоков, ячеек) в зависимости от варианта конструктивной иерархии, выбранного для данной ЭВМ. Конструкции рамы и трехрамной стойки показаны на рис. 1.4,г и д. В универсальных ЭВМ в качестве ТЭЗ используется типовая конструкция первого уровня, например, в ЕС и СМ ЭВМ.

В специализированных ЭВМ, в связи со специфическими требованиями к надежности, Здесь 1 = О, 1, 2, .„, и — уровень иерархии; 11" '' = (М11), (/Е уси1); М ' — множество типовых конструкций 1-го уровня, входящих в /-й типовой элемент конструкции 1 +1-го уровня; 11 = — (М 1)— множество индексов-идентификаторов, поставленных в соответствие типовым конструкциям 1'-го уровня; М,— ! и- множество типовых конструкций, составляющих 1-й уро- 1 — — а вень иерархии, Большое количество раз- -- м. нообразных требований, которым должна удовлетворять разрабатываемая конструкция, приводит к необходи- к м мости исследования нескольких вариантов ее исполнения. Ркс.

1.5. Схема какструкцвв ЭВМ как Иерархический принцип а-уровкэвой иерархической системы построения конструкции позволяет вести проектирование типовых конструкций по каждому уровню иерархии независимо, оптимизируя типовые конструкции текущего ранга по своим частным критериям качества на том основании, что при переходе к более высокому рангу влияние отклонений, допущенных на предыдущих, от оптимального решения резко снижается. Однако так как параметры типовых конструкций текущего уровня зависят от результатов, полученных на предыдущих, задачу конструирования ЭВМ в целом необходимо решать с учетом взаимных связей всех типовых конструкций различных уровней.

Задачи определения схемного содержания типовой конструкции и оформления ее в виде сборочной единицы в значительной степени самостоятельны, но между ними существует определенная связь. Например, полученный при схемной компоновке оптимальный состав модуля может оказаться технически нереализуемым из-за невозможности выполнения трассировки на заданном геометрическом поле, по которому определялись характеристики варианта при компоновке. Изменение геометрического поля потребует возврата к задаче компоновки для оценки оптимальности варианта. Следовательно, поиск оптимального варианта типовой конструкции текущего ранга является итерационным процессом.

Конструкция ЭВМ должна удовлетворять требованиям ТЗ и определенным технико-экономическим параметрам. В связи с этим эффективность конструкции ЭВМ является многомерным вектором в пространстве обобщенных показателей качества. Иерархический принцип построения конструкции ЭВМ приводит к тому, что выбор оптимального модуля данного уровня оказывается подчиненным конструкциям следующего более высокого уровня. Поэтому возникает задача распределения количественных значений показателей качества на типовые конструкции всех уровней иерархии исходя из заданных значений этих показателей на ЭВМ в целом. Задача нормировки показателей обычно решается с помощью аппарата теории исследования операций.

Определение оптимальных значений показателей качества типовых конструкций происходит сверху вниз по иерархической лестнице, а оптимальных параметров типовых конструкций — снизу вверх методом последовательного приближения. Таким образом, основными свойствами конструкции ЭВМ как иуровневой иерархической системы являются; возможность поиска в каждом уровне иерархии оптимального варианта типовой конструкции по своим локальным критериям качества; существование глобального критерия для всей системы в целом, который должен учитывать основные показатели ЭВМ, зависящие от конструкции; возможность итерационного поиска оптимального варианта типовых конструкций внутри рангов и между ними; осуществление связи между уровнями иерархии путем передачи обобщенной информации (фуикцноналов, обобщенных показателей), а между подсистемами одного уровня— через информационные потоки о параметрах типовых конструкций.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ КОМПОНОВКА ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЭВМ И СИСТЕМ Е 2Л. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ТИПОВЫМ КОНСТРУКЦИЯМ ЭВМ И СИСТЕМ Кроме требований, перечисленных в ТЗ, разрабатываемые типовые конструкции должны удовлетворять конструктивно-технологическим и эксплуатационным требованиям. К к о н с т р у к т и в н о - т е х н о л о г и ч е с к н и требованиям относятся: обеспечение возможности раздельного производства и контроля типовых конструкций; стремление к минимальной номенклатуре принятых изделий, крепежных деталей и материалов, которые должны быть, как правило, отечественного производства и соответствовать требованиям ГОСТов и нормалей; обеспечение серийного производства элементов типовых конструкций; использование прогрессивных методов изготовления типовых конструкций и высокая степень готовности их к внедрению в серийное производство; оформление одной нз типовых конструкций (субблока, кассеты или блока) в ниде легкосъемной сборочной единицы; обеспечение быстрой замены неисправных узлов и деталей; предусмотрение мер защиты от разрушающего воздействия внешней среды (покрытне, пропитка, герметизация и т.

п.); предотвращение неправильной установки и включения типовых конструкций; обеспечение минимальных габаритов и веса; соответствие состава комплекта конструкторской документации условиям приема и сдачи заказчику. К э к с п л у а т а ц и о н н ы и требованиям относятся: возможность обслуживания всех устройств машины персоналом соответствующей квалификации; удобный доступ ко всем частям машины, требующим регулировки или замены в процессе эксплуатации; предусмотрение различных мер обнаружения и сигнализации аварийных режимов работы; наличие специальных элементов для фиксации типовых конструкций в положении, удобном для осмотра и проверки, контрольных точек для подсоединения измерительной аппаратуры при настройке и контроле работы машины, аппаратуры, обеспечивающей профилактический контроль и наладку типовых конструкций; возможность установки типовых конструкций для контроля и ремонта на рабочем столе без повреждения схемотехнических компонентов и монтажа последних с применением при необходимости вспомогательной технологической оснастки.

й 2.2. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КОМПОНОВКИ КОНСТРУКЦИЙ ЗВМ И СИСТЕМ Рис. 2.3. Книжная конструкция стойки е вертикзльней осью раскрытия Рис. 2.4. Шкаф е выдвижными блок»ми Рвс. 2.1. Многомерные (а, б) в од номерная (в) схемы компоновки Рис. 2.2.

Схема конструкции е горизоятзльвой (а) и вертикальной (б) осями разворота, с выдвигающимися (в) и откидными (г) модулями и раскрытие типовых конструкций (д) $8 Вид конструкции ЭВМ определяется количеством уровней иерархии типовых модулей и их геометрической компоновкой. Геометрическая компоновка — зто выбор формы, размеров, взаимного расположения типовых конструкций и способа их перемещения относительно друг друга. Цель геометрической компоновки — обеспечение технических характеристик ЭВМ, а также удовлетворение эксплуатационных и конструктивно-технологических требований. Основной технической характеристикой, которая должна быть обеспечена при геометрической компоновке, является заданное быстродействие.

Быстродействие ЭВМ ограничивается не только задержками в элементах преобразования информации, но и конечной скоростью распространения сигналов в линиях связи этих элементов. Геометрическая компоновка должна обеспечивать оптимизацию критерия, снижающего потери быстродействия из-за задержек сигналов в линиях связи, На различных этапах разработки конструкции в качестве критерия могут быть использованы такие показатели, как минимум суммарного расстояния между всеми взаимосвязанными элементами, минимум длины линии связи, время прохождения сигнала по которой определяет длительность выполнения операции, или минимум расстояния между наиболее удаленными точками (элементами) конструкции. При геометрической компоновке типовой конструкции практически можно использовать только последний показатель.

Задача отыскания оптимальной формы типовой конструкции ставится следующим образом: найти плоскую фигуру заданной площади, ограниченную замкнутой кривой минимального периметра, или пространственную фигуру заданного объема, ограниченную замкнутой поверхностью минимальной площади. Площадь, или объем типовой конструкции, зависят от количества оборудования, которое необходимо в ней разместить. Типовые конструкции, входящие в данную, рассматрива- ются как материальные точки. Искомыми фигурами являются круг и шар, которые теоретически обеспечивают минимум внешних элементов и их равноудаленность от центра. Сферическая и цилиндрическая формы типовой конструкции не удовлетворяют указанным в $ 2.1 требованиям н не обеспечивают высокой плотности упаковки, т.