Конструирование ЭВМ и систем (Савельев,Овчинников. Конструирование ЭВМ и систем), страница 6
Описание файла
Файл "Конструирование ЭВМ и систем" внутри архива находится в папке "Савельев,Овчинников. Конструирование ЭВМ и систем". PDF-файл из архива "Савельев,Овчинников. Конструирование ЭВМ и систем", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология эвс" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "технология эвс" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 6 страницы из PDF
Полагая 21, = И,1, уравнение (2.1) запишем в виде /сз = 2Т с + /-л + (1 т й) /-1, (2 2) В точке оптимума коэффициенты 6„6„6з представляют собой относительные величины членов У„(1„У„т. е. У1 = 618ю (2.7) Отсюда ЩУ) — — 61161 и, учитывая, что Егг = 2Е„Е(з = Е„, Егз =- = (1 + й) Е1, получим оптимальное соотношение между пространственными параметрами стойки: Е,: Е„: Е, = 1: 2: 21(1 -(- /г), (2. 8) Рнс. 2.13. Компоновочная схема много- рамной стойки Рис. 2.14.
Двухмерная компоновка суббло- ков При заданном значении ле = 1„на основании (2.7) можно вывести формулы для расчета геометрических размеров стойки: Ез = 1ез(8 Еь 1сз13 Е1 (сз((3 (! + й)) (2.9) где 1„= 1,, п„й,.р, 1,,„, „, — допустимая задержка сигнала в линии связи. Выражение (2.5) позволяет на этапе эскизного проектирования получить оценку снизу ожидаемой задержки сигнала в линиях связи разрабатываемой типовой конструкции 1-го уровня на основе априорных представлений о количестве входящих в нее элементов (1 — 1)-го уровня и плотности их компоновки.
Анализ выражений (2.4) и (2.5) показывает, что двухмерная компоновка типовых элементов, т. е. однорамная стойка (рис. 2.11), обеспечивает меньшую длину линии связи между наиболее удаленными элементами стойки, чем трехмерная. Рассмотрим пример расчета геометрических размеров стойки. Пример 2.1. Оценить минимальную задержку распространения сигнала между наиболее удаленными элементами устройства, которое предполагается выполнить в виде многорамной стойки прямоугольной формы (рис. 2.13). Рассчитать геометрические размеры стойки.
В разрабатываемом устройстве количество микросхем й( = 80 000, объем корпуса микросхемы )гз = 0,48 смз, плотность компоновки оценивается коэффициентом заполнения объема йк = 0,06, погонная задержка распространевия сигнала те р = 5,5 но'м. Р е ш е н и е. Объем устройства )г = )У)гз/йр = 64, 104 смз. По (2.4) при й = 0 длина линии связи з,— чт (еещ1п=р 54Р =325 см.
Минимальная задержка распространения сигнала гз л.сщ1п=)сещ1птз р=-325 5 5=18 не. Используем 1,зюга для расчета геометрических размеров стойки. Заметим, ЧтО ПРИ ЭТОМ бУДЕт ПОЛУЧЕНа ИХ ОЦЕНКЗ СНИЗУ, таК КаК (с„щ1п ОПРЕДЕЛЯЛаСЬ КаК минимальная длина линии связи между наиболее удаленными ТЭЗ, а не микросхемами (й = О). По (2.9) получим Е, = 325/6 = 54 см; Еь = Е1 = 325/3 = = 108 см. Овеем. Длина, высота и ширина стойки равны соответственно Ее = 54 см; Еь = Е1 = 108 см. Для обеспечения минимальной потери быстродействия в линиях связи внутри функциональных устройств, размещаемых в панелях или блоках, необходимо решить задачу определения их оптимальнон геометрии. Общей компоновочной схемой субблоков в блоках стационарных ЭВМ является двухмерная, показанная на рис. 2.!4.
Сформулируем задачу определения оптимальной геометрии блока как задачу геометрического программирования. Длина части линии связи, проходящая внутри типового элемента замены, зависит от качества решения задачи трассировки соединений между микросхемами. В некоторых случаях при размерах типового элемента замены 140 х х 150 мм длина линии снязи в блоке достигает значения 800 мм. Запишем ее в виде л,р1„тогда (ез. вл = 11 + (з + йтр(т (2.10) где Й,р — коэффициент, учитываюший качество трассировки (при отсутствии ограничений иа длину связей в ТЗЗ й,р ( 4, см.
(8)). Объем блока ) а.= 1,1,1, (2.!1) На основании (2.10) и (2.11) целевая функция задачи будет: ппп аз — — ппп (1, + 1, + йтр1,), при ограничении дх = 11(з1тФбл. Решение задачи дает следующие результаты: минимальная длина линии связи блока (2.12) оптимальное соотношение геометрических размеров блока 11 (з 1т= !. ! '1йтр. (2.13) Выражения для расчета размеров 1„1„1, при заданном значении длины линии свили будут: 1, = 1, = 1„131 (2.14) (2.15) Отметим, что (2.14) и (2.15) совпадают с выражениями, полученными в работе [8). Пример 2.2.
Рассчитать размеры основания панели и платы типового элемента замены и выбрать компоновочную схему панели, Длительность такта синхронизации функционального устройства, которое конструктивно оформляется в виде панели, Тс = 40 ис. Задержка сигнала между наиболее удаленными микросхемами устройства должна составлнть не более 0,18 Те. 15 Р е ш е н и е. Лопустимая эадержна сигнала в линии связи гэ.л.с.поп=о, !8Tе — — 7,2 нс. Считая, что внутрипанельные связи, в том числе и на ТЭЗ, выполнены печатными проводнинами на многослойной печатной плате, примем тэ р = 8 нс/и и рассчитаем допустимую длину линии связи 1 с э, доп = /а,л.
с, поп/тэ. р = О, 9 и . По (2.!4) размеры основания панели = /э = 1св/3 = 0,9/3 = — 0,3 м. Пусть йтр = 2, тогда в соответствии с (2.15) длина ТЭЗ (т = /сэ/6 = 0 9/6 = 0.15 и Расчет ширины платы ТЭЗ и выбор компоновочной схемы панели выполним для двух вариантов соотношения длины ТЭЗ к его ширине 1т/Ьт (см. рис. 2.14). В а р и а н т !. /т/Ьт =- 1.
Из выражения (2.!3) имеем 1э '. (т = 1: 0,5, т. е. 1 = 2Ь . Получаем компоновочную схему панели с двумя рядами ТЭЗ. В ар иа нт 2. (т/Ьт 3/2, тогда Ьт = 2!т/3=0,! м. С учетом 1,/(т = 2 получим 1,: Ьт =- 3: !. В этом случае компоновку ТЭЗ в панели целесообразно выполнить в три ряда. Описи. Размеры основания панели 1, = 1, = 0,3 м, длина ТЭЗ = 0,15 и, ширина Ьт = 0,15 м при двухрядной компоновке и Ь = О,! м— при трехрядной. Выбор компоновочной схемы многорамной стойки (конструкция типа ЕС ЭВМ).
Выше было отмечено, что при одном и том же объеме устройства однорамная конструкция стойки обеспечивает меньшую длину линии связи между наиболее удаленными микросхемами, чем многорамная. Однако при большом количестве оборудования, размещаемого в стойке, размеры платы ТЭЗ могут оказаться слишком большими и не позволят обеспечить механическую прочность и надежность ТЭЗ. В примере 2.1 для устройства объемом 80 000 микросхем подсчитано, что Е! —— 1080 мм. При однорамной компоновке стойки это значение будет соответствовать длине ТЭЗ, а максимально допустимый размер стороны платы ТЭЗ равен 470 мм.
Всвязи сэтим стойки основных устройств универсальных ЭВМ, в которых число микросхем достигает нескольких десятков тысяч, приходится делать многорамными при большом числе блоков в раме. Определим оптимальное соотношение /)/э: Л',: Фэ, где Л/, и д/э— количество вертикальных и горизонтальных рядов блоков в раме; Фз — количество рам в стойке. Для выбора компоновочной схемы многорамной стойки используем соотношение (2.8), приняв й = 0 на том основании, что связи между блоками являются внутрирамными. Выражение (2.8) примет вид Еэ: Е„: 1., =- 1: 2: 2. (2.16) Запишем Е, = Жэ(П Е„=. /)/э1„Е! =- /)/з1,.
Из формул (2.14) н (2.16) имеем 1, = (э/йтр. Подставив в (2.16) выражения для Е„ЕЬ, Еь получим оптимальное соотношение й/,: Л/э: й/э = 1: 2: 2 й,р. (2.17) В частном случае при й,р — — 2 приходим к соотношению, приведенному в работе 18), т. е. л/э: Фэ: л/э = 1: 2: 4. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЭВМ И СИСТЕМ 4 згь СУВВПОКИ Типовые конструкции ЭВМ предназначены для механического крепления и электрической коммутации входящих в ннх конструктивных узлов предыдущих уровней. В общем случае в типовой конструкции можно выделить следующие составные части: несущие детали типовой конструкции, которые служат для размещения и защиты от внешних воздействий деталей, входящих в данную сборочную единицу; элементы крепления, стыковки и расстыковки типовой конструкции с конструктивным модулем следующего уровня; детали крепления и фиксации конструктивных элементов, входящих вданнуютиповую конструкцию: элементы внешней и внутренней электрической коммутации; лицевую панель; элементы индикации и контроля.
В зависимости от уровня конкретной типовой конструкции, назначения и вида ЭВМ некоторые из перечисленных выше составных частей могут отсутствовать. Субблоки конструктивно объединяют на одной или нескольких монтажных платах исходные схемотехнические компоненты — микросхемы разной степени интеграции и электрорадиоэлементы (ЭРЭ). На субблоках могут размещаться от десятков до сотен микросхем. Различают субблоки каркасного и бескаркасного исполнения. В общем случае субблок включает в себя: каркас, который является несущим элементом; монтажную плату с установленными на ней микросхемами и ЭРЭ; лицевую панель с элементами индикации и контроля; элементы внешней и внутренней электрической коммутации.