Проектирование быстродействующего устройства ЭВМ с интеграцией
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Оглавление
Введение
1. Выбор схемотехники, уровня технологии и параметров БМК МКМ
1.1 Выбор значения М2 и М3
1.2 Определение максимальной интеграции БИС
1.3 Определение уровней полупроводниковой технологии () МКМ
1.4 Выбор схемотехники.
2. Расчет основных и произвольных компоновочных параметров логической схемы устройства
2.1 Расчет основных (первичных) компоновочных параметров логических схем
3. Расчет энергетических характеристик МКМ
4. Выбор система охлаждения МКМ и обоснование требований к элементам конструкций
5. Описание принципов обеспечения помехоустойчивости конструкции
6. Расчет конструкции коммутационных элементов
6.1 Расчет среднего числа связей в логической цепи
6.2 Расчет средних длин связей и средних длин логических цепей
6.3 Расчет трассировочной способности
6.4 Расчет слойности, структуры и выбор числа потенциальных слоев
7. Выбор и обоснование общей конструкции МКМ
7.1 Расчет числа выводов и определение типа корпуса МКМ
7.2 Крепление кристалла в корпусе
7.3 Герметизация корпуса
8. Расчет параметров системного и функционального быстродействия МКМ
9. Выбор и обоснование технических решений по конструкции разъемного соединителя для МКМ
10. Технологическая часть
Заключение
Литература
Введение
Темой данной курсовой работы является проектирование быстродействующего обрабатывающего устройства в объеме одного МКМ на бескорпусных БИС.
Актуальность применения МКМ подчеркивает тот факт, что смене поколений СВТ характерны свои принципы проектирования и компоновки элементов и устройств, методы обработки информации, проблемы конструктивно-технологического порядка. Переход к каждому последующему поколению связан с изменением этих принципов и традиций, которые ведут к увеличению быстродействию, надежности, минимизации конструкций и уменьшения стоимости.
Самым минимальным функциональным уровнем, присутствующим всегда, является логический элемент, выполняющий элементарную логическую функцию типа И, И-НЕ. Такой элемент обычно именуют термином "базовый ЛЭ".
Максимальным функциональным уровнем является либо сама ЭВМ, либо вычислительный комплекс (ВК), состоящий из нескольких процессоров или ЭВМ, либо вычислительная система (ВС), состоящая из нескольких ВК.
Этот функциональный состав можно представить в виде иерархической структуры:
Каждый из перечисленных уровней предназначен для выполнения определенной функции и представляет собой совокупность из ниже стоящего уровня. Развитие технологии сегодня позволяет заменять ФБ на МКМ на бескорпусных БИС, что позволяет наиболее рационально проектировать СВТ.
1. Выбор схемотехники, уровня технологии и параметров БМК МКМ
1.1 Выбор значения М2 и М3
Задано: Nmaxэффек=175000, i=1,2,3,4, МП-принцип, М1=10, М4=36
Расчет:
М1*М2*М3*М4=Nmaxэффек
М1*M4=10*36=360 элэ
M2*M3=Nmaxэффек/ (M1*M4) =175000/360=486 элэ
M2*M3=486
Если М2=15, то М3=35
Если М2=25, то M3=20
Примем:
М1=10, М2=25, M3=20, M4=36
1.2 Определение максимальной интеграции БИС
Логические элементы в модулях БИС используются со средней эффективностью равной 0,5. При этом эффективность использования структурных элементов по уровням компоновки равно:
для i=1: ЭЭ1=0,7
для i=2: ЭЭ2=0,8
для i=3: ЭЭ3=0,9
для i=4: ЭЭ4=1
Nmaxmax=Nmaxэффект/Ээф=175000/0.5=350000 элэ
Вычислим, сведя результаты в таблицу 1.1:
Таблица 1.1
Уровень компоновки IСхемная интеграцияMax интеграцияNiMiNsiMsii=110101414i=22502531225i=3400020444519i=41750003634800036
1.3 Определение уровней полупроводниковой технологии (l) МКМ
1.4 Выбор схемотехники.
Строим БИС на основе схемотехники КМОП. Обоснование выбора схеметехники приведено в п.3 при расчете энергетических характеристик.
L=10/ (Nmaxmax^0,4) =10/9,0675=0,0799 мкм
Базовыми логическими элементами в КМОП-схемотехнике являются инвертор; логические схемы И-НЕ, ИЛИ-НЕ; тактируемый двунаправленный ключ. Приведем их принципиальные схемы:
логическая схема устройство охлаждение
2. Расчет основных и произвольных компоновочных параметров логической схемы устройства
2.1 Расчет основных (первичных) компоновочных параметров логических схем
Расчет проводим с использованием заданной схемной интеграцией.
Основные компоновочные параметры рассчитываем по формулам системных компоновочных соотношений, приведенных в п.4 для заданного по условию микропроцессорного принципа компоновки. Результаты сведены в таблицу 2.1.
Таблица 2.1
Уровень компоновкиИнтеграцияmihiHiKiririllinipiqiNiMii=111411310110,50101010,8562,4522,4522,4331,5670,2211,292,6920,610,18110010027,3314,0954,0951,7332,2670,3882,4426,4060,6940,27950050051,565,3785,3781,3062,6940,4594,15811,870,7290,3141000100067,075,9345,9341,1212,8790,4845,32915,680,7420,32650005000143,848,5658,5651,0342,9660,4968,25624,670,7480,3311000010000200,810,0510,051,0082,9920,4999,95429,840,7490,3335000050000447,414,9614,961,0012,9990,514,9544,830,750,333175000175000836,6620,4520,45130,520,4561,360,750,333i=210110,77812,4312,40810110,502502544,3163,448,3631,8031,6050,2321,4542,9490,6160,189125012582,9894,84211,771,3472,0610,3472,3095,2280,6730,2575000500149,526,59916,041,1152,2940,3933,3898,0280,6960,282100001000203,237,73818,811,0322,3760,4084,0879,8010,7040,29500005000448,1312,2129,681,0042,4040,4125,79313,950,7060,29217500017500836,6617,5842,7312,4080,4137,52618,120,7070,292i=3250144,31618,3631,80310110,50400020168,943,4628,931,3891,4140,1711,2932,1190,5860,14620000100333,785,53446,281,1111,6920,2571,8073, 1970,6280, 2045000025050