Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Расчет геометрических размеров и выбор компоновочных




схем конструктивных модулей ЭВМ

Для удовлетворения конструктивно-технологических и эксплуатационных требований, а также обеспечения технических характеристик ЭВМ важное значение имеет геометрическая компоновка – выбор формы, размеров, компоновочной схемы конструктивных модулей и способа их перемещения друг относительно друга. Под компоновочной схемой понимается взаимное расположение КМ и кратность их повторения по главным геометрическим направлениям. Основная техническая характеристика, зависящая от геометрической компоновки – быстродействие, что связано с задержками сигналов на линиях межэлементных соединений.

Поэтому одной из основных задач конструктора является разработка такой конструкции, которая обеспечивала бы требуемое быстродействие ЭВМ, определяемое быстродействием схемных элементов. С повышением быстродействия логических схем ЭВМ скорость преобразования информации приближается к скорости ее передачи, а при задержках логического элемента менее 10 нсек становится соизмеримой с ней. В связи с этим при конструировании ЭВМ необходимо учитывать ограничения на длины соединений. Эти ограничения вызваны конечной скоростью распространения сигнала в линиях связи (порядка 0,6 от скорости света), а также такими эффектами, как отражение сигналов и перекрестные наводки.

Последние два искажающих фактора целесообразно учитывать при решении топологических задач конструирования и выборе вида межсоединений (печатный монтаж, одиночный провод, свитая пара, коаксиальный кабель, несогласованная связь).

При разработке конструктивных модулей для ряда ЭВМ различной производительности расчет геометрических размеров типовых конструкций нужно вести, исходя из допустимых соотношений задержки сигнала и такта синхронизации при передаче информации по линиям связи для самой быстродействующей ЭВМ серии.

 

Выбор оптимальных размеров платы субблока и блока (панели)

Выбор оптимальных размеров субблока и панели основан на конструктивной реализации быстродействующего функционального блока, в котором информация может передаваться на максимальной частоте, равной полутакту синхронизации. Для обеспечения такой скорости обмена реализация этого блока должна осуществляться в “ближней зоне” связи, максимальная “электрическая длина” линии связи в которой не должна превышать 10-20% от величины полутакта синхронизации

(3)

где [tз] б.з. – максимально допустимая задержка сигнала в линиях связи «ближней зоны».

На рис. 1 дано схематическое изображение блока (панели).

Пусть обмен информацией осуществляется между двумя максимально удаленными субблоками в блоке, а субблок является ТЭЗом. .



Задача выбора оптимальной геометрии ТЭЗ и блока (панели) заключается в следующем: необходимо найти такие их размеры, которые при данном объеме оборудования обеспечивали бы минимум длины линии связи между наиболее удаленными точками блока.

Объем функционального блока при его конструктивной реализации

V = K0 × N × v0,

где K0 – коэффициент заполнения объема блока микросхемами;

N – количество микросхем в блоке;

v0 – объем корпуса микросхемы.

Этот объем, согласно рис. 1, равен V = l1 × l2 ×lт .

 

 

Рис. 1

Оптимальное соотношение l1:l2 = 1 (см. [1]).

Обозначив l1=lб, получим:


V = lт × lб2 . (4)

Длина линии связи между двумя наиболее удаленными точками блока будет:

 

lсв.б = 2lб + lсв.т , (5)

 

где lсв.т – длина части линии связи, проходящей внутри ТЭЗ.

Величина lсв.т зависит от качества решения задачи трассировки соединений между микросхемами и может быть определена по формуле

lсв.т = lт × Kтр, (6)

где Kтр – коэффициент качества трассировки.

Тогда с учетом (4) получим:

 

(7)

 

Чтобы определить оптимальное соотношение между lт и lб, при котором обеспечивается минимальная величина lсв.б, исследуем (7) на экстремум, откуда

lб3 = Kтр × V. (8)

Из (4) и (8) получаем:

lб = Kтр × lт (9)

На основании (5), (6) и (9)

lсв.б = 3kтр × lт. (10)

Из условия lсв.б £ [l]б.з, получаем:

(11)

Здесь [l]б.з. = [tg]б.з /tз.р,

где tз.р – задержка сигнала на единицу длины линии связи, нс/м.

При отсутствии ограничений на трассировку Ктр £ 4.



Таким образом, для обеспечения требуемой частоты обмена информацией между двумя максимально удаленными ТЭЗ в блоке необходимо размеры lт и lб рассчитывать по выражениям (11) и (9).

Коэффициент Ктр определяет форму блока (панели).

При Ктр£4 возможны следующие варианты:

 

Ктр = I, lб = lт– блок имеет форму куба;

Ктр=2, lб = 2lт – блок имеет форму параллелепипеда (1/2 куба),

Ктр = 3, lб = 3lт– блок имеет форму параллелепипеда (1/3 куба),

Ктр = 4, lб = 4lт – блок имеет форму параллелепипеда (1/4 куба).

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.009 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал