2.2 Модульный принцип конструирования.

Конструирование – один из завершающих этапов процесса проектирования, который заключается в физической реализации принятых схемотехнических решений.

Конструкция ЭВМ состоит из большого количества разнородных компонентов, имеющих различное назначение. Таким образом, конструкция ЭВМ является сложной системой, при проектировании которой используется блочно-иерархический подход, заключающийся в декомпозиции объектов и задач с разной степенью детализации их описания и иерархической подчиненностью этих описаний.

Конструкция ЭВМ состоит из конструктивных модулей разных уровней иерархии.

Конструктивный модуль (КМ) – любой узел ЭВМ, имеющий законченное конструктивное оформление, самостоятельную технологию производства и стандартные средства электрического и механического соединения.

Геометрические размеры, средства механического и электрического соединения должны обеспечивать входимость КМ низшего уровня в КМ высшего уровня. Конструктивная иерархия в общем случае не совпадает со схемной/функциональной, определяемой по принципу функциональной законченности.

Рассматриваемый принцип обеспечивает производство КМ одного или разных уровней иерархии по независимым технологическим циклам, т.е. специализацию производства, а также высокий уровень конструктивно-технологической унификации деталей, составляющих КМ.

Вывод: рассматриваемый принцип конструирования дает возможность использования прогрессивного, высокопроизводительного и прецизионного оборудования для изготовления, монтажа и контроля, а также прогрессивных технологических методов изготовления деталей и их сборки.

Количество уровней иерархии КМ, определяется сложностью схемы, степенью интеграции элементной базы, назначением ЭВМ и экономическими факторами.

При использовании этого принципа следует иметь в виду функционально-узловой метод проектирования. В соответствии с ним схема разбивается на функционально законченные части, которые реализованы в КМ либо в их совокупности, причем КМ одного уровня могут иметь разные геометрические размеры.

КМ одного из уровней оформляют в виде легкосъемной конструкции, имеющей разъем. Он называется типовым элементом замены (ТЭЗ). Это обеспечивает высокую степень ремонтопригодности.

Пять уровней КМ:

1 уровень – многокристальный (многочиповый) модуль

2 уровень – плата

3 уровень – блок

4 уровень – каркас

5 уровень – шкаф

Достоинства:

специализация производства;
высокий уровень конструктивно-технологической унификации узлов, стендовой и контрольно-испытательной аппаратуры;
хорошая ремонтопригодность;
возможность реализации схемы практически любой сложности.

Недостатки:

увеличение потерь быстродействия из-за задержек в линиях связи;
снижение возможных показателей надежности из-за большого количества паяных, разъемных соединений и увеличения длин линий связи.

3.1 Выбор оптимальных соотношений размеров панели.

Где - коэффициент, учитывающий качество трассировки (при отсутствии ограничений на длину связей в ТЭЗ ). Объем блока

Целевая функция: при ограничении

Откуда:

минимальная длина линия связи блока:

оптимальное соотношение геометрических размеров блока: . При заданном значении длины линии связи: ; .

Определение оптимальной компоновочной схемы блока

Количество рядов субблоков по горизонтали определяется: размером l₁ блока, толщиной субблока и величиной необходимого зазора между субблоками.

Количество рядов субблоков по вертикали N_В зависит от коэффициента трассировки и отношения l_Т/b_Т, значения которого устанавливаются отраслевыми стандартами (ОСТ).

;