Сущность электронного конструирования ЭВМ
В статье расмотрена сущность электронного конструирования ЭВМ. Основные проблемы, направления и задачи электронного конструирования. Роль ЭК и процессов компоновки в создании элементной и конструктивно-технологической базы высокопроизводительных ЭВМ и систем.
Электронное конструирование (эк) является приоритетной частью общего процесса конструирования, т.к. при нем определяются и обеспечиваются заданные основные характеристики как отдельных устройств, так и изделия в целом. Ввиду сложности и многообразия решаемых задач эк характеризуется рядом направлений. К их числу относятся: эк БИС и СБИС, эк линий связи, эк узлов, блоков и устройств на основе БИС, СБИС и объединительных коммутационных оснований (напр., МПП) и др. К разряду направлений эк может быть отнесено также «тепловое конструирование» СВТ, связанное с задачей обеспечения теплового режима работы и помехоустойчивости логических элементов.
Однако особое значение при конструировании СВТ имеет такое направление как компоновка элементов и устройств. Компоновка элементов и устройств предоставляет собой исходный процесс конструирования СВТ, особенно на начальном этапе разработки. Без процесса компоновки теряет смысл любое конструирование.
Главной задачей эк и компоновки СВТ является выбор технико-экономических обоснованных оптимальных параметров элементной и конструктивно-технологической базы на всех уровнях конструкции.
Недостаточно исследован один из главных вопросов эк, касающийся крайне важного при проектировании конструкций соотношения между функциональным объектом и числом внешних связей (внешних контактов) в элементах и устройствах ЭВМ. Вместе с тем достаточно широко используется так называемое «правило Рента» и «соотношение Рента», эмпирическое в своей основе, претендующее на роль основополагающего соотношения при эк и компоновке СВТ. Однако используемые по настоящее время виды соотношений, базирующиеся исключительно на правиле и соотношениях Рента, кране малодостоверны, способны существенно исказить результаты определения значений ряда важных компоновочных параметров при высокой степени интеграции элементов и устройств ЭВМ. Поэтому можно считать, что практически отсутствуют необходимые аналитические соотношения, характеризующие фундаментальную взаимосвязь основных компоновочных параметров в логических схемах элементов и устройств, которые можно было бы принять в качестве теоретической основы эк и компоновки СВТ.
Задачами эк предусматривается решение двух главных проблем на каждом уровне конструкции СВТ: проблемы количества (определение количества связей, цепей, внешних контактов, каскадов элементов, слоев в коммутационном элементе конструкции и др. при заданном уровне интеграции устройства) и проблемы качества (обеспечение электрических характеристик ЛЭ и линий связи в скомпонованной конструкции, обеспечение их быстродействия, помехоустойчивости и помехозащищенности). Поэтому в целом вопросы эк включают две составные части: вопросы компоновки (т.е. решение проблемы количества) и вопросы выбора электрических параметров и обеспечение электромагнитной совместимости (т.е. решение проблемы качества).