Рецензенты: кафедра вычислительной техники Таганрогского
государственного радиотехнического университета (зав. кафедрой —
доктор технических наук, профессор Ю. В. Чернухин); доктор технических наук, профессор С. В. Соколов (кафедра систем управления летательных аппаратов, Ростовского института ракетных войск)
Савельев М. В.
С 12 Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ: Учеб. пособие для вузов. —М.: Высш. шк. 2001. — 319 с.: ил.
ISBN 5-06-004038-0
Изложены вопросы разработки средств вычислительной техники, создания конструкции, особенности конструирования; рассмотрена защита конструкций от механических, атмосферных, температурных влияний, временной нестабильности, электрических помех; дано описание технологии и экологии производства средств вычислительной техники, надежности конструкции, методов обработки изделий, защитных покрытий. Предложены основные меры по защите окружающей среды при производстве ЭВМ, которые выполняются с учетом источников и видов загрязнений; современная технология создания ЭВМ описана применительно для гибких производственных систем.
Для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», «Информационно-измерительная техника и технологии», «Биотехнические и медицинские аппараты и системы», «Конструирование и технология электронно-вычислительных средств», «Системы автоматизированного проектирования». Может быть полезно для студентов и аспирантов других электротехнических специальностей.
УДК 681.3 ББК 32.973
Isbn 5-06-004038-0 © гуп «Издательство «Высшая школа», 2001
Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая школа», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия издательства запрещается.
Предисловие 6
Часть 1 7
КОНСТРУИРОВАНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙТЕХНИКИ 7
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 7
1.1. Основные понятия и определения 7
1.2. Факторы, влияющие на работоспособность ВТ 10
1.3. Показатели конструкции ВТ 11
2. РАЗРАБОТКА ВТ 13
2.1. Организационные вопросы разработки ВТ 13
2.2. Единая система конструкторской документации 15
3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ 18
3.1. Конструктивная преемственность 19
3.2. Технологичность 20
3.3. Точность 23
3.3.1. Выбор конструкций и ограничение их разнообразия 23
3.3.2. Ошибки параметров конструкций 23
3.3.3. Расчет отклонений параметров конструкции 24
3.3.4. Вероятностный метод расчета отклонения параметров 26
3.4. Надежность 27
3.4.1.Критерии надежности 27
3.4.2. Методы обеспечения и повышения надежности 29
3.4.3. Расчет надежности 30
3.5. Экономичность 31
3.6. Эргономичность и эстетичность 32
3.7. Патентоспособность 33
4. ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ ОТ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 35
4.1. Механические воздействия 35
4.1.1. Методы расчета и анализа вибраций 36
4.1.2. Метод расчета на виброустойчивость 38
4.1.3. Амортизация нестационарных ВТ 39
4.2. Охлаждение ВТ 42
4.2.1. Передача теплоты в электронных устройствах 44
4.2.2. Основные теплофизические задачи, возникающие при конструировании ВТ 47
4.3. Атмосферные воздействия 50
4.3.1. Защита покрытиями 50
4.3.2. Защита герметизацией 52
4.4. Воздействия электрического характера 53
4.4.1. Причины возникновения помех 55
4.4.2. Электрические связи между элементами в ВТ 57
4.4.3. Помехи при соединении элементов ВТ «короткими» связями 57
4.4.4. Помехи при соединении элементов «длинными» связями 59
4.4.5. Помехи в каналах связи 61
4.4.6. Методы снижения паразитных связей 63
4.4.7. Методы защиты от помех 68
4.5. Временная нестабильность 71
5. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ ВТ 72
5.1. Современное состояние САПР электронных устройств 72
5.2. Функциональные возможности и структура системы P-CAD 75
5.3. Организация работы с системой P-CAD 80
Часть 2 85
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 85
1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ САПР ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 85
1.1. Необходимость создания САПР 85
1.2. Принципы создания САПР 86
1.3. Виды обеспечения САПР 86
1.4. Классификация САПР 89
1.5. Стадии проектирования 90
1.6. Способы организации процесса проектирования 90
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР 94
2.1. Математические модели 94
2.2. Методика составления математической модели 94
2.3. Методы получения моделей элементов вычислительных систем 96
3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКОГО ЭТАПА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВС 98
3.1. Математические модели схем 98
3.1.1. Модель схемы в виде неориентированного мультиграфа 99
3.1.2. Модель схемы в виде ориентированного мультиграфа 101
3.1.3. Представление схемы гиперграфом и ультраграфом 102
3.2. Математические модели монтажного пространства 105
3.3. Последовательные алгоритмы структурного синтеза 108
3.5. Задача размещения 109
3.6. Задача трассировки 110
3.7. Выбор критериев оптимальности 112
3.7.1. Частные критерии 113
3.7.2. Аддитивные критерии 113
3.7.3. Мультипликативные критерии 115
3.7.4. Минимаксные критерии 116
3.8. Оценка значений весовых коэффициентов 117
Заключение 119