­­­­ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО НАУКЕ И ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Домашнее задание

По предмету «Конструкторское технологическое обеспечение производства ЭВМ»

Вариант 7

Выполнила:		Проверил:
Аронова О.Д. С-93		Проф. Вишнеков А.В.

МОСКВА 2012г.

Дано: принципиальная схема

Корпус микросхемы выглядит следующим образом:

Оценка средней длины связи.

На схеме используется 3 микросхемы Для выполнения расчетной части работы необходимо взять x10 микросхем, то есть 30. Корпуса микросхем на коммутационной плате расположим следующим образом: 10 х 3.

y

x

Возьмем расстояния между рядами микросхем и расстояния между микросхемами внутри рядов равные 10мм.

Тогда шаг расположения элементов по оси x и y будет равен:

tx=10+7.5=17.5 (мм)

t y=10+21.5=31.5 (мм)

Средняя площадь связности:

N – общее число элементов на коммутационном поле.

Ширину коммутационного поля по осям x и y можно оценить исходя из геометрических размеров корпусов микросхем, расстояний между ними и ширины области внешних выводов, которую возьмем равной ширине одного столбца микросхем:

Площадь коммутационной платы можно оценить как

Расположим внешние выводы по оси Х:

Теперь оценим площадь коммутационного поля с помощью графовой модели.

Связанные между собой элементы располагаются случайным образом, оптимизация не производится. Коэффициент связности в данном случае: B = 2 (количество связей с микросхемами в ячейке из трёх микросхем).

Оценка средней длины межэлементных связей

Предположим, что средняя площадь связности элементов имеет форму прямоугольника со сторонами, пропорциональными размерам коммутационного поля по оси X и по оси Y соответственно. Таким образом, если обозначить через А_х сторону прямоугольника по оси X, через А_у – по оси Y, получим:

где t_х и t_у – шаг расположения элементов по оси X и по оси Y, соответственно.

Среднее расстояние между двумя точками по оси ОХ определяется как среднее расстояние между двумя случайными точками на интервале длины А_y и, соответственно, среднее расстояние между двумя точками по оси ОY определяется как среднее расстояние между двумя случайными точками на интервале длины А_х.

Тогда, используя Теорему Крофтона о средних значениях, нетрудно определить среднее расстояние между двумя точками по оси ОХ и по оси ОY, которое равно соответственно и

Отсюда среднее манхеттеново расстояние между двумя случайными точками, расположенными в прямоугольнике со сторонами А_х и А_y определяется следующим образом:

Тогда среднюю длину межэлементной связи можно определить по формуле:

где р – полупериметр рассматриваемого прямоугольника со сторонами А_х и А_y,

S_cp – средняя площадь связности элементов на коммутационном поле.

Предварительная оценка габаритных размеров коммутационного поля

Построение графовой модели конструктивно-функционального модуля

Оценим максимально допустимую длину ребер графов Gx и Gy (с округлением до ближайшего целого числа):

Построим графовую модель для графа G_x (l_max = 8).

Транзитное сечение Критическое сечение

Построим графовую модель для графа G_y (l_max = 2). Учтем, что в графе G_yбудет одна вершина, которая обозначает столбец с контактами:

Транзитное сечение Критическое сечение

Определение веса вершины графовой модели

P' – вероятность того, что контакты одной цепи активных выводов находятся одновременно как в пределах данного столбца элементов, так и вне его,

P'' – вероятность того, что начальный и конечный контакты цепи активных выводов находятся в одном столбце элементов (при расчетах положим P'' = 0),

n – средний размер цепи активных выводов

N – общее количество активных выводов элементов модуля.

где nx – количество столбцов элементов на коммутационном поле,

n – средний размер цепи активных выводов

n=((2+2+2+2+2+2+2+2+2+2+2+3)+(2+2+2+1)+(2+2+2+2+2+2+2+1+1+3+1))/(12+4+12)=(42+6+4)/18=2,89≈3

N = ((12 + 6 + 12)/3)*3*10 = 300

V_x=(300*(1-1/10³-(9/10)³))/3=27

V_y=(300*(1-1/3³-(2/3)³))/3=66

3. Определение веса ребра графовой модели

Вес ребер, не связанных с вершиной-разъемом:

Tx = Vx/r_x = 27/(10+1) = 2,5

Ty = Vy/r_y= 66/(3+1) = 16,5

r_x и r_y – соответственно минимальная степень вершины графовой модели модуля по оси ОХ и по оси OY.

Нетрудно видеть, что r_x = и r_y =, где и – максимально допустимая длина ребра графов x и y.

r_x = + 1, r_y = + 1 (из-за петель).

Вес ребер, связанных с вершиной-разъемом:

Tr = V_r/r_r= 13*10/3 = 65

где V_R (количество внешних выводов модуля) = 130

r_r = nx = 3(количество ребер, соединяющих внешние выводы с другими

вершинами);

1. Расчет числа пересечений межэлементными соединениями критического сечения

, т.к. число ребер, пересекающих критическое сечение = 22

, т.к. число ребер, пересекающих критическое сечение = 3

2. Расчет числа пересечений межэлементными соединениями транзитного сечения

, т.к. число ребер, пересекающих транзитное сечение = 17

, т.к. число ребер, пересекающих транзитное сечение =2

Определение необходимой площади коммутационного поля модуля

a = b = 0.125 мм; = 10; = 3; = 4; = 4; R = 0; C_x=2; C_y=7;

Определение необходимой площади коммутационного поля модуля с учетом критического сечения

W_xc=(0.125+0.125)*(53+10*2*4)=33,25

W_yc=(0.125+0.125)*(49.5 +3*7*4)=33,38

Определение необходимой площади коммутационного поля модуля с учетом транзитного сечения

W_xt=(0.125+0.125)*(43+10*2*4)=30,75

W_yt=(0.125+0.125)*(33 +3*7*4)=29,25

Берем наибольшую величину площади.

S=W_xc*W_yc=33,25*33,38=1109,885

Методика предварительной оценки числа межслойных переходов.

1. Оценка суммарной длины сигнальных соединений.

где , – суммарная длина соответственно горизонтальных и вертикальных частей сигнальных соединений,

, – средняя длина межэлементных связей, соответственно по оси ОХ и по оси ОY,

С – среднее число активных выводов элемента (12+6+12)/3=10,

,– количество элементов, расположенных, соответственно, по оси ОХ и по оси ОY на коммутационном поле,

V_R – число внешних контактов рассматриваемого конструктивно-функционального модуля.

Общая суммарная длина сигнальных соединений на коммутационном поле определяется как:

Оценка плотности непересекающихся отрезков соединений в канале трассировки.

Оценку средней плотности соединений произведем по следующей упрощенной формуле:

где – суммарная длина сигнальных соединений,

– площадь поля трассировки,

– шаг сетки трассировки, = (a+b)

Оценка количества межслойных переходов, возникающих при трассировке одного соединения

Оценку количества межслойных переходов для одного соединения произведем по формуле, полученной на основе анализа вероятностного распределения случайных отказов сигнальных соединений в канале трассировки

,

где – средняя длина межслойной связи по оси ОХ,

– средняя длина межслойной связи по оси ОY,

– средняя плотность непересекающихся отрезков соединений в канале трассировки.

5.4 Общее количество межслойных переходов:

_{Q=Qср*N=23*300=6900}

_{Практическая часть}