Диссертация (1090497), страница 18
Текст из файла (страница 18)
В составе блока присутствуют один илинесколько модулей одноплатной ЭВМ, выполняющие вычислительные функции ифункции управления. Также в состав блока входят модули, ячейки ЦОС ипреобразовательно-коммутационныемодули.Онипредназначеныдляпреобразования аналогового сигнала в цифровой, буферизации, решениякоммутационныхзадачизадачпервичнойобработки.Рассмотримпоследовательно этапы построения и реализации блока, с модулями и ячейкамина основе ГП. Остановимся на конструктивном исполнении формата типоразмера6U “Евромеханика” 233,4×160×20 мм. Этот формат является распространённым и128применяется для построения субблоков, блоков и крейтов (конструктивов) как длякоммерческого, так для промышленного и специального назначения.Первый этап построения- выбор готовых вычислительных ячеек имодулей.
Преобразовательно-коммутационные модули в формате 6U выпускаютразличные фирмы, такие как NallaTech [149], Scan Engeneering Telecom [150] ит.д. Это готовые аппаратные и конструктивные решения с набором ПО, которыеможно встраивать в аппаратуру обработки.Одноплатные ЭВМ формата 6U выпускаются в различных исполнениях иразличными фирмами, такие как Kontron [151], GE Intelligent Platforms [152],Eurotech [153] и т.д. ЭВМ состоит из многоядерного процессора, графического ипользовательского интерфейса, которые формируют основные порты и каналыI/O.Одноплатные ячейки и модули на основе ГП выпускаются фирмамиMercury Computer Systems [154], Curtiss-Wright Controls [155]. Но выбор и выпуских в мире невелик, так как эта категория вычислительной техники относится кпромышленному или специальному назначению.Рассмотрим пример построения вычислительной системы на основе УП иГП для жестких условий эксплуатации с применением вычислительных модулейи ячеек фирмы Curtiss-Wright Controls (США) (рисунок 4.18).
Возьмём два модуляэтой фирмы. Модуль VPX6-1956 (одноплатная ЭВМ) на основе Intel Core i7 2,1ГГц. Параметры модуля: ОЗУ- до 16 Гб, имеет каналы: SPIO, RS, USB, SATA,DVI. Средняя мощность потребления: 50 Вт, съём тепла кондуктивный– клиновойгруппой.Модуль VPX6-490 (модуль ГП) на основе двух процессоров архитектурыFermi [138]. Параметры модуля: 240 ядер, ОЗУ 2 Гб типа GDDR5, шина PCIExpress, общая производительность 1,5 Tфлопс, средняя мощность потребления:60 Вт, съём тепла кондуктивный- клиновой группой.ПриформированиивычислительнойструктурымодульVPX6-490используется только для ЦОС.
Управление, формирование и отображениеграфической информации на индикаторе осуществляется модулем VPX6-1956129(одноплатной ЭВМ). Модули соединяются между собой шиной PCI Express, покоторой осуществляется обмен и передача данных.Рисунок 4.18 – Внешний вид модулей VPX6-1956 и VPX6-490 (справа)Для питания модулей и ячеек ЦОС необходим источник электропитания вформате 6U.
Автором работы было выполнено проектирование около десяткамодулей и ячеек питания с различными параметрами для различных задач [96,97].Основой источника являются преобразователи, которые могут применяться какготовые низкопрофильные модули импортного производства: Vicor [156], Powerone [157], Aimtec [158], так и отечественные: Александер Электрик [147], НППЭЛТОМ [160], ИРБИС [161].
Также источник питания может быть выполнен издискретных элементов, что существенно сократит его стоимость.Рассмотрим на примере серийно выпускаемую ячейку питания мощностью130 Вт на основе модулей V24B5H200 и V24B3V3H150 фирмы Vicor (США)(рисунок 4.19). Ячейка имеет основные параметры: Uвх.пост.=24…27 В, Uвых.1=5 В,Iвых.1=20 А, Uвых.2=3,3 В, Iвых.2=10 А. Ячейка кроме этого обеспечивает контрольпервичной и вторичной сети, формирует сигналы ”Аварии сети” и ”Сброс”,которые предназначены для сброса всех составных единиц блока. Для увеличениямощности источника питания при Iвых.>30 А предлагается выполнить его в виденесъемного модуля [98] (Приложение 5) с жёстким креплением в блоке.
Этаконструкция позволяет улучшить съём тепла и максимально эффективно отдатьего во внешнюю среду.Второй этап построения- выбор конструктива блока. Предприятием АО«Лантан» [162] серийно выпускаются конструктивы формата 6U (рисунок 4.20)130для различных мощностей, типов охлаждения и количество составных элементов,в которых может быть применены модули типа VPX и им подобные. Авторработы непосредственно участвовал в разработке этих конструктивов [124].Конструктив состоит из шасси, лицевой панели, объединительной платы ивстроенного или съёмного источника питания.
В конструктив вставляютсяодноплатная ЭВМ, модули, ячейки ЦОС и коммутации (рисунок 4.21). Основнаязадача конструктива- это не только защита от внешних воздействующихфакторов, но и обеспечение съёма тепла с модулей и ячеек [125].Рисунок 4.19 – Ячейка питания мощностью 130 ВтРисунок 4.20 – Конструктивы формата 6U131На рисунке 4.20: а) блок с естественным воздушным и кондуктивнымохлаждением мощностью 70 Вт, количество слотов: 4, масса 8 кг. Съём теплаосуществляется за счёт массивного основания, к которому прикреплён блок иприточного потока воздуха, омывающий четыре стенки блока;б) блок с принудительным воздушным охлаждением мощностью Р=120 Вт,количество слотов: 10, масса 13 кг.
Поток воздуха, поступающий от системыобдува (внешнего вентилятора) в приточные отверстия с правой и с левойстороны блока и в верхнюю крышку проходя через ребра, нагревается ивыбрасывается наружу. Таким образом, происходит съём тепла;в) блок с воздушным и холодильным охлаждением мощностью 200 Вт,количество слотов: 10, масса 14 кг. Охлаждение блока: внешнее принудительноевоздушное охлаждение и при помощи термоэлектического элемента (на основемодуля Пельтье);г)блок с кондуктивным и внутренним воздушным охлаждениеммощностью 90 Вт, количество слотов: 8, масса 12 кг.
Отвод тепла в блокеосуществляется воздушным потоком, циркулирующим в замкнутом объёме припомощи вентилятора. При прохождении воздуха вдоль стенок блока происходитотдача тепла.Рисунок 4.21 – Блок со снятой верхней крышкой132Съём тепла с ячеек и модулей, в блоке осуществляется констуктивныммеханизмом- клиновой группой [96].
Для обеспечения перегрева ячеек и модулей,относительно внешней среды не более чем на 10…15 ºС при отводе тепла 40…50Вт, были применены конструктивные новшества, которые позволили вмаксимальной степени использовать всю конструктивную площадь модуля иячейки. Был разработан специальный экран [99] (Приложение 5). Он имеетсложную конфигурацию и изготавливается из монолитного листа металламетодом фрезерования.
Это позволяет уменьшить тепловое сопротивление иулучшитьтехнологичность.конвекционноготеплосъёма.НанёмТакаятакжеимеютсяконструкцияпродольныепозволиларебраувеличитьтеплоотдачу на 15…20%, по сравнению с составным экраном.Проведённый тепловой расчёт показал, что большую мощность с модулей иячеек при помощи только одной клиновой группой снять тяжело и заданныйперегрев не обеспечивается. Было предложено конструктивное решение для съёматепла при помощи медного гибкого провода, закреплённого на верхней крышкеблока (рисунок 4.22) [100] (Приложение 5).
Медный провод одновременноприжимается к верхней планке ячейки и верхней крышки, тем самымобеспечивается повышение теплоотдачи экрана ячейки на 5…7%, что былоподтверждено автором работы при тепловом моделировании и натурныхиспытаниях.Рисунок 4.22 – Верхняя крышка блока133Для ввода и вывода информационных сигналов разработана конструкцияэлектрических соединений [101] (Приложение 5) объединительной платы илицевой панели блока. Это позволило обеспечить согласования информационныхлиний и улучшить технологию изготовления и сборки блока.4.5 Выводы1.
Проведённый анализ основных типов современной ЭБ показал, чтоПЛИС и ГП лучше всего подходят для корреляционной обработки. При этомПЛИС лучше приспособлена для конвейерной реализации разных по типуопераций, таких как корреляция, спектральный анализ, БПФ. ГП лучшеприспособлен для двумерной обработки и обработки массивов однотипныхданных, т.е. для перемножения матриц и операции БПФ.2. В первом варианте реализации стенда корреляционной обработки наоснове предложенного алгоритма (раздел 1.2) применяется плата Development Kit4наосновеПЛИСсерииVirtex-IVиграфическаяплатасреднейпроизводительности GeForce 8600GT; во втором варианте - одна более мощнаяграфическая плата GeForce GTX560.
Натурные исследования эффективностиобработки (по времени реализации вычисления ДКФ) двух вариантов показали,что первый проигрывает второму в 2 раза.3. Второй вариант реализации выгодно отличается от первого в частивопросов программирования, конструкции и экономики. Но основное егопреимущество заключается в том, что применение ГП является самым дешевыми быстрореализуемым способом резкого увеличения вычислительной мощностиперсональных ЭВМ.4. Разработанные варианты конструкции блоков и источников питания, дляразличных требований по параметрам, серийно выпускаются на предприятиях АО«Лантан» и АО «НПО «ЛЭМЗ» (Приложение 6). Предложены различные134конструктивные новшества, для улучшения параметров и качества аппаратуры,защищённые патентами РФ (Приложение 5).5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
