11. Требования, предъявляемые к конструкции эвм

Тактико-технические требования. Эти требования обычно со-держатся в техническом задании на проектирование ЭВМ и включают в себя такие характеристики, как быстродействие, объем оперативной, постоянной и внешней памяти, разрядность машинного числа, точность выполнения операций и т. д. В основном эти требования удовлетворяются на ранних этапах развития ЭВМ, когда определяются состав машины, ее структура, математическое обеспечение, основные требования к отдельным устройствам.

Конструкторско-технологические требования. К этим требованиям относят обеспечение модульного (многоуровневого) или моно-схемного (одноуровневого) принципов построения конструкции ЭВМ, технологичность, минимальную номенклатуру комплектующих изделий, минимальные габариты и массу, предусмотрение мер защиты от помех, климатических и механических факторов, ремонтоспособность.

Выбор принципа конструирования зависит от типа создаваемой ЭВМ (имеется в виду суперЭВМ, большие ЭВМ – мэйнфреймы, или микроЭВМ, встраиваемые и т. д.).

Чем сложнее и мощнее по вычислительным возможностям ЭВМ, тем с большей вероятностью будет выбран модульный принцип построения ее конструкции.

Понятие технологичности включает в себя большое число положений и правил, определяемых возможностями предприятия-изготовителя ЭВМ и влияющих на эффективность ее производства и эксплуатации.

Конструкция электронного изделия, технологичная для одного предприятия, может оказаться нетехнологичной для другого. Причины этого – неравномерный уровень развития предприятий, различие в их технической оснащенности, уровне и культуре производства. Если предприятие осваивает и применяет новейшие технологии, необходимые для реализации конкретного класса электронной вычислительной аппаратуры, вовремя учитывает направление и перспективы ее развития, в соответствие с этим разрабатывает или приобретает оборудование и оснастку, то практически эта вычислительная аппаратура может быть освоена им в короткий срок и с высоким качеством.

При разработке конструкции ЭВМ необходимо решать задачу миниатюризации, при этом получаются не только минимальные габариты и масса, но и снижается уровень помех за счет уменьшения длин связей. Особенно это важно для бортовой аппаратуры летательных аппаратов.

Важная характеристика конструкции ЭВМ и системы – ремонтоспособность – характеризует трудоемкость восстановления работоспособности и поддержания долговечности. Для повышения ремонтоспособности в конструкции ЭВМ предусматривают: а) доступность по всем конструктивным элементам для осмотра и замены без предварительного удаления других элементов; б) наличие контрольных точек для подсо-единения измерительной аппаратуры при настройке и контроле работы машины; в) применение быстросъемных фиксаторов и т. д. Конструкция ЭВМ тем ремонтоспособнее, чем меньшую конструктивную единицу она позволяет оперативно заменить.

Эксплуатационные требования. К эксплуатационным требованиям относят простоту управления и обслуживания, предусмотрение различных мер сигнализации опасных режимов работы (выход из строя, обрыв заземления и т. п.), наличие в комплекте машины аппаратуры, обеспечивающей профилактический контроль и наладку конструктивных элементов (стенды, имитаторы сигналов и т. д.). С эксплуатационными требованиями тесно связаны требования обеспечения нормальной работы оператора: организация его рабочего места, возможность прохода ко всем устройствам машины, безопасная работа при отладке и ремонте. Для удобства управления ЭВМ ее конструкция должна отвечать современным эргономическим требованиям и требованиям инженерной психологии.

Требования по надежности. Данные требования включают в себя обеспечение вероятности безотказной работы, наработки на отказ, среднего времени восстановления работоспособности, долговечности, сохраняемости. Вероятность безотказной работы ЭВМ есть вероятность того, что в заданном интервале времени при заданных режимах и условиях работы в машине не произойдет ни одного отказа. Наработка на отказ ЭВМ – это средняя продолжительность ее работы между отказами. Среднее время восстановления работоспособности ЭВМ определяет среднее время на обнаружение и устранение одного отказа. Эта характеристика надежности является также важным эксплуатационным параметром. Долговечностью ЭВМ называют продолжительность ее работы до полного износа с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Под полным износом при этом понимают состояние машины, не позволяющее ее дальнейшую эксплуатацию. Сохраняемость ЭВМ – ее способность сохранять все технические характеристики после заданного срока хранения и транспортирования в определенных условиях.

Экономические требования. К экономическим требованиям относят минимальные возможные затраты времени, труда и материальных средств на разработку, изготовление и эксплуатацию ЭВМ; минимальную стоимость машины после освоения ее в производстве. Стоимость вычислительной машины, серийно выпускаемой предприятием-изготовителем, определяется затратами труда и материальных средств, вкладываемых в машину при ее изготовлении.

Тесная связь предъявляемых к ЭВМ и системе требований часто приводит к тому, что стремление максимально удовлетворить одному из них ведет к необходимости снизить значение других. Так, желание увеличить надежность ЭВМ введением структурной избыточности неизбежно влечет за собой увеличение габаритов, массы, мощности потребляемой энергии, стоимости. Точная связь между такими противоречивыми требованиями достаточно сложна и устанавливается статистическим анализом параметров разработанных и изготовляемых ЭВМ. Искусство инженера заключается в том, чтобы на основе этого анализа находить компромиссные решения с ориентацией на конкретный тип ЭВМ.

Практический опыт показывает, что наиболее простое соотношение между различными требованиями может быть установлено исходя из типа, назначения и характера эксплуатации проектируемой вычислительной машины.

В табл. 2.3 приведены весовые коэффициенты требований, устанавливаемых для универсальных, управляющих и портативных, бортовых и морских вычислительных машин. Меньшему числовому значению коэффициента соответствует большая значимость соответствующего требования.

Требования	Весовые коэффициенты требований для ЭВМ
	универсальной	управляющей	портативной	бортовой
Максимальное быстродействие	1	2	4	3
Высокая надежность	2	1	3	1
Низкая стоимость	3	2	1	4
Малое энергопотребление	3	4	2	1
Небольшие габариты и масса	3	2	2	1