книги из ГПНТБ / Евреинов Э.В. Цифровые автоматы с настраиваемой структурой (однородные среды)

на схему, реализующую переход от последовательного ввода к па­ раллельному заданию входных переменных. Рабочая информация мо­ жет быть введена в матрицу последовательно разряд за разрядом, а затем в параллельном коде передана в рабочие схемы, реализо­ ванные с помощью настройки матрицы ОС. Проведенные рассмотре­ ния конструкций матриц ОС показывают, что благодаря особенно­ стям построения ОС матрицы могут быть выполнены с простыми связями между элементами, не требующими многослойного печатного

матрицы ОС (рис. 5-29).

Возможны различные типы реализации ОС.

172

174

5-6. О С Н О В Н Ы Е Т Р Е Б О В А Н И Я К Ф И З И К О - Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И М ' О С Н О В А М М А С С О В О Г О П Р О И З В О Д С Т В А М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н Н Ы Х Э Л Е М Е Н Т О В О С

Для отыскания наиболее подходящих физических реализаций элементов ОС целесообразно, как это указывалось ранее, предста­ вить функциональную схему элемента из небольшого числа по воз­

нового функционального физического прибора-трикона. Как уже упоминалось прежде, трикон выполняет функции управляемого кон­ такта, соединяющего полюсы двухполюсника, причем на трикон возлагаются функции приема, передачи и хранения настроечной информации. Схема элемента ОС может быть представлена в виде некоторого соединения триконов и обычных функциональных эле­ ментов, широко используемых в обычных цифровых автоматах. По­ скольку свойства функциональных элементов хорошо известны, оста­ новимся здесь на основных подходах к построению триконов.

Тркконы по их свойствам можно разбить на три класса. К пер­ вому, наиболее важному классу относятся триконы, для которых характерно отсутствие электрической связи между управляющими и

полного отключения от источников питания. Такие свойства позво­

ются в начальное состояние. К таким элементам принадлежат криотроны, оптотроны, термисторы и т. п. Эти приборы представляют собой четырехполюсники с двумя управляющими (а, Ь) и двумя рабочими полюсами (х, г) (рис. 5-33). Воздействуя управляющими сигналами на полюсы а, Ь, можно переключать состояние прибора и тем самым изменять величину сопротивления R, через которое со­ единены рабочие полюсы х и г. Величина сопротивления резко из­

175

сочетаются свойства используемых физических приборов с особен­ ностями трпкона. Для создания трнконов могут оказаться перспек­ тивными химические приборы; приборы, основанные на пробое; при­

рабочими полюсами не обязательно, тем более что трикон с дву­

ты ОС. Применение более сложных трнконов с числом рабочих по­

хг

Рис. 5-34. Полный набор соединительных и функциональных элементов, реализуемых в одном физическом приборе.

купности двух типов элементов: функционального и соединительнонастроечного, каждый из которых выполнен в виде одиого-единст- венного функционального прибора. Следует заметить, что имеется

176

Miilio может допускаться значительный процент Ирака при изготов­

мер, в ОС элементов может приходиться 10—100 выводов); 2) вы­

5. Одним из основных требований при создании ОС является уменьшение стоимости элементов.

Возможность создания ОС с малой стоимостью в известной мере облегчена свойствами ОС: однородностью элементов и соединений между ними, однородностью размещения элементов. Эти свойства позволяют ориентироваться на такие технологические способы, ко­

ные требования, предъявляемые к элементам и к ОС в целом, су­

решения которой требуются значительные материальные затраты и людские ресурсы. Поскольку при микроминиатюризации затраты материалов на изготовление ОС незначительны, то основная стои­ мость ОС будет определяться при наличии разработанного способа и технологической системы для изготовления ОС скоростью изготов­ ления элементов. В связи с этим для сокращения стоимости эле­ ментов становится принципиально необходимым применение авто­

5-7. О С Н О В Н Ы Е Э Т А П Ы В Р А З Р А Б О Т К Е И И З Г О Т О В Л Е Н И И Э Л Е М Е Н Т О В О С

Одной из важнейших проблем в комплексной проблеме разра­ ботки физико-технологических основ построения ОС является соз­ дание физической теории ОС. Возможность создания такой теории обусловлена особенностями логической структуры ОС: элементы вы­ полняют небольшое число функций, однотипны по своей структуре, имеют однотипные связи со своими ближайшими соседями. Как известно, регулярные структуры и физические процессы в них весьма

178

рода «кристаллических» решеток. В этом случае описание тепловых процессов, режимов распространения сигналов, влияние помех и т. п. существенно упрощается. Не менее важна для обоснования физи­ ческой возможности создания ОС разработка теоретических оценок предельных размеров элементов, уровней сигналов, рассеиваемой мощности и т. д. Важное значение имеют также вопросы разработки принципов построения физических приборов, позволяющих реализо­ вать элементы ОС. Наконец, для создания ОС важное значение имеет разработка теоретических моделей приборов и элементов ОС. Решение технологических проблем в сильной мере зависит от раз­ работки общей теории массового производства элементов ОС и структуры в целом.

Однородность элементов, однотипность связей, отсутствие необ­ ходимости делать вывод для отдельных элементов создают специфи­ ку, отличающую технологию производства ОС от производства обыч­ ных дискретных элементов. Возможность производить сборку эле­ ментов в общую структуру ОС в процессе производства создает все необходимые предпосылки для организации непрерывного массового производства ОС.

Важное значение имеет разработка моделей технологических процессов, а также основ построения моделей технологических устройств, в которых реализуются эти процессы.

ритмов и программ для экспериментальной проверки теоретических основ в области физических и технологических проблем с помощью моделирования на электронных вычислительных машинах. Не менее важной задачей является разработка основ применения ЭВМ в про­

пах в разработке и изготовлении ОС. Логическая теория дает боль­ шое разнообразие структур ОС. Поэтому первой задачей, которая возникает при создании ОС, является выбор логической схемы эле­ мента и, следовательно, всей структуры. На выбор схемы влияют самые различные факторы: физические основы построения, техноло­ гические способы, возможности автоматизации. В связи с тем, что основным критерием является минимальная стоимость элементов, решение па этом этапе выбирается в зависимости от решения фи­ зико-технологических проблем. Из-за разнообразия факторов, кото­ рые требуется учитывать при сравнительной простоте схемы ОС, построение логической схемы элемента выполняется вручную.

Построение принципиальной схемы ОС требует знания физичеческпх моделей, используемых для реализации элементов. На по­ строение принципиальной схемы влияют также особенности техноло­ гического процесса. В частности, требуется учитывать разброс па­ раметров приборов при их изготовлении. При достаточно сложной принципиальной схеме элемента, состоящей из большого числа де­ талей, возникает трудная проблема построения оптимальной схемы с учетом быстродействия, надежности, стоимости, рассеиваемой мощ­ ности, габарита и т. д.

Контроль изме­ рении (готовой продукции)

Рис. 5-35. Общая схема проблем, возникающих при создании ОС.

ходимо учитывать специфику технологического процесса. При до­ статочно сложных схемах, насчитывающих большое число деталей, возникает необходимость в разработке методов автоматического размещения деталей с учетом их геометрии, а также технологиче­ ского способа их производства.

180

далее в производстве элементов, либо алгоритмы управления инстру­ ментом, изготавливающим эти элементы. Требование дешевизны эле­ ментов, массовости их производства приводит к необходимости авто­ матизации этого этапа.

Не менее важным представляется этап, связанный с контролем правильности изготовления элементов, как в процессе производства, так и после изготовления. Этот этап также требует разработки ме­ тодов автоматического контроля и отбраковки годных элементов.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ И МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ

6-1. С Т Р У К Т У Р Н О Е М О Д Е Л И Р О В А Н И Е А Л Г О Р И Т М О В В О Д Н О Р О Д Н О Й С Р Е Д Е

•Возможность перестройки однородной среды позво­

для данной задачи соотношением быстродействия и объе ­ ма оборудования.

В ы с о к а я производительность цифровой у п р а в л я ю щ е й машины в ОС может быть достигнута за счет парал ­ лельной обработки информации на нескольких процес­

схем арифметических операторов, вместо одного или 'не­ скольких больших массивов памяти реализуются в не­ посредственной близости от схем операторов л о к а л ь н ы е массивы памяти .

181