Республики Беларусь «24»
| Вид материала | Документы |
- В перечень банков Республики Беларусь, имеющих право обязываться по векселю, утверждаемый, 419.3kb.
- Республики Беларусь 15 августа 2006, 202.35kb.
- Одобрен Советом Республики 8 февраля 1999 года общая часть глава 1 общие положения, 799.65kb.
- Об утверждении Инструкции о порядке взаимодействия государственных органов, ответственных, 157.85kb.
- Республики Беларусь «Об органах внутренних дел Республики Беларусь», 9.85kb.
- Конституции Республики Беларусь Совет Республики Национального собрания Республики, 11.32kb.
- Конституции Республики Беларусь Совет Республики Национального собрания Республики, 11.74kb.
- Совета Министров Республики Беларусь от 31 октября 2001 г. N 1592 "Вопросы Министерства, 1509.5kb.
- Постановление государственного комитета по авиации республики беларусь, 78.75kb.
- Конституции Республики Беларусь Совет Республики Национального собрания Республики, 13.86kb.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭВС
ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ
Предмет, цель и содержание курса, его объем. Понятие ЭВС. Основные этапы развития ЭВС. Состояние развития ЭВС в Республике Беларусь. Особенности производства ЭВС на интегральных микросхемах. Определение конструкции модуля, межсоединений. Первичные и вторичные параметры конструкции. Основные параметры конструкции: габариты, масса, надежность, ремонтоспособность, технологичность и т.д. Взаимосвязь и противоречивость основных параметров. Повышение эффективности конструкции. Микроминиатюризация, создание микроминиатюрных единых серий ЭВС – важнейшее направление в повышении эффективности конструкций.
Тема 1. ПРОЦЕСС И ЗАДАЧИ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Проектирование и конструирование. Состав работ при проектировании. Структурное, функциональное, схемотехническое, конструкторское и технологическое проектирование. Задачи конструирования. Определение процесса конструирования. Особенности работы конструктора. Системы автоматизированного проектирования. Структура конструкторских служб на предприятии.
Тема 2. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭВС.
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭВС РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ
Условия эксплуатации ЭВС. Влияние на конструкцию климатических, механических и радиационных внешних воздействий. Виды и нормы воздействия. Влияние объектов установки на конструкцию. Характеристики возможных условий использования ЭВС. Классификация ЭВС по назначению, конструктивным признакам, исполнению и т.д. Наземная аппаратура в стационарных (лабораторных, цеховых) и транспортных условиях. Аппаратура, устанавливаемая на летательных аппаратах и судах (наводных и подводных). Требования к разделению ЭВС на части, требования к форме, габаритным и присоединительным размерам. Категории исполнения аппаратуры.
Раздел 2. МЕТОДОЛОГИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ
И СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД
Тема 3. МЕТОДОЛОГИЯ И ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Методологические основы процесса конструирования. Системный подход к конструированию ЭВС. Анализ и синтез при конструировании. Роль эвристических методов при конструировании. Алгоритмизация и решение задач анализа и синтеза с применением ЭВМ. Методы и принципы конструкции. Функционально-узловой принцип проектирования.
Тема 4. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭВС
И КОНСТРУКТИВНАЯ МОДУЛЬНОСТЬ
Системный подход как основа всестороннего целостного решения конструкции и ее развития в процессе взаимодействия с внешней средой. Понятие системы. ЭВС как система. Конструкция как система. Иерархия конструкции и конструктивные уровни. Конструктивная модульность. Иерархия конструкции и конструктивные уровни. Конструктивная модульность. Иерархии конструктивных единиц стационарных больших и малых, управляющих, бортовых и персональных ЭВМ.
Тема 5. ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ЭВС
Организация и этапы разработки ЭВС. Техническое задание. Техническое предложение. Эскизный и технический проекты. Разработка рабочей документации. Научно-исследовательская разработка (НИР). Виды работ на каждом этапе разработки, их характеристики. Роль ЭВМ в процессе проектирования. Перспективы автоматизации конструкторского проектирования.
Тема 6. ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ
Роль ограничений при системном методе конструирования. Исходные данные при конструировании как ограничения: техническое задание, структурные, функциональные и принципиальные схемы. Общие конструктивные, эксплуатационные и специальные требования технического задания. Требования к конструкции и составу ЭВС. Ограничения, обусловленные производством, объемом выпуска; характером производственной базы. Ограничения по нормализации, унификации и стандартизации при разработке технологичной конструкции. Ограничения по обеспечению заданных значений надежности, долговечности, затрат на ремонт и обслуживание. Комплекс эксплуатационных ограничений. Эргономические ограничения. Система "человек-машина". Эргономические требования к аппаратуре: гигиенические, антропометрические, физиологические, психофизиологические, психические.
Раздел 3. КАЧЕСТВО И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭВС
Тема 7. КАЧЕСТВО И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ЭВС
Повышение эффективности производства, эксплуатации и качества изделия - основная задача конструктора. Показатели качества: экономическая эффективность, технологичность, производственная и эксплуатационная трудоемкость, производительность ЭВМ, стандартизация, надежность, долговечность, ремонтопригодность, микроминиатюризация, эстетические и эргономические показатели.
Тема 8. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЭВС
Комплексная оценка качества. Оценка единичных показателей качества. Стоимостный, вероятностный и экспертный методы оценки качества. Пути повышения эффективности конструкций. Стандартизация как метод повышения эффективности разработок. Оценка технического уровня изделий. Методы дифференциальной и комплексной оценки.
Тема 9. ВОПРОСЫ ПАТЕНТОСПОСОБНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ЭВС
Патентоведение. Оценка конструктивной позиции разработки. Задачи конструктора ЭВС по патентности изделий. Меры по обеспечению технического уровня, патентоспособности и патентной чистоты. Нормативные конструкторские документы (КД), характеризующие технический уровень, патентоспособность и патентную чистоту ЭВС.
Раздел 4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ НА ЭВС
Тема 10. КОНСТРУКТОРСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ
ЕЕ ОФОРМЛЕНИЯ
Конструкторская документация на ЭВС и ее особенности. ЕСКД. Виды, комплектность и классификация. Обозначение КД. Учет и обращение КД. Графическая документация: чертежи деталей, сборочные чертежи, чертежи общего вида, теоретический, габаритный и монтажный чертежи. Текстовые документы, спецификация, пояснительная записка, технические условия. Требования, предъявляемые к графическим и текстовым КД. Особенности оформления. Схемная документация. Классификация схем по виду и типу. Структурные, функциональные и принципиальные схемы. Условные обозначения элементов. Схемы соединения и подключения. Особенности выполнения схем. Эксплуатационные и ремонтные документы.
Раздел 5. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ НА КОНСТРУКЦИИ ЭВС
Тема 11. КРИТЕРИИ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И ДРУГИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭВС
Системы элементов ЭВС. Основные требования к системам и наборам элементов. Типы логик: КМДП, ТТЛ, ЭСЛ, логические схемы на полевых транзисторах. Выбор типа логики. Критерии сравнения интегральных микросхем (ИМС) и их серий. Единичные и обобщенные критерии. Эксплуатационно-стоимостные критерии. Требования к сериям и наборам ИМС, применяемым для разработки ЭВС.
Тема 12. БИС ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ УСТРОЙСТВ ЭВС
Большие интегральные схемы (БИС). Правило функционального разбиения вычислительных систем четвертого поколения на БИС. Проблемы внедрения БИС в ЭВС, направления развития БИС как элементной базы ЭВС IY поколения: матричные и микропроцессорные БИС. Проблема электронного конструирования высокопроизводительных ЭВМ на матричных БИС. Расчет и оптимизация времени системной задержки в зависимости от уровня интеграции БИС. Ограничения при конструировании ЭВС на БИС. САПР БИС. Системный подход и особенности организации разработки аппаратуры на основе МП. Конструктивные особенности МП наборов и требования к ним. Критерии выбора МП. Корпуса ИМС и БИС. Габаритные и установочные размеры микросхем. Технические условия на их применение. Выбор типа корпуса микросхем. Ограничения на число выводов, рассеиваемую мощность и др.
Раздел 6. КОНСТРУИРОВАНИЕ МОДУЛЕЙ И МЕЖСОЕДИНЕНИЙ
Тема 13. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ (ПП)
Задачи конструирования печатных плат. Методы изготовления печатных плат: химический, электрохимический, комбинированный. Комбинированный метод как основа печатных плат. Влияние методов изготовления печатных плат на их конструктивные параметры. Анализ ТЗ и выбор типа печатных плат. Определение группы жесткости условий эксплуатации ПП. Выбор размеров и конфигурации ПП. Материалы печатных плат. Выбор материалов. Конструктивные покрытия. Порядок выполнения расчетов ПП. Конструктивно-технологический расчет ПП. Расчет размещения проводников на печатной плате. Расчет минимального расстояния между соседними проводниками. Расчет диаметра контактной площадки.
Тема 14. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Расчет электрических параметров печатных проводников на постоянном и переменном токах (в статическом и динамическом режимах). Поведение и параметры печатных проводников на постоянном и переменном токах. Выбор ширины, длины и толщины печатных сигнальных и потенциальных проводников. Определение допустимой длины печатного проводника по критерию обеспечения статической помехоустойчивости. Расчет паразитных емкостной, индуктивной и резистивной связей между проводниками. Определение допустимых длин на переменном токе одиночных проводников и системы совместно проходящих проводников. Обеспечение помехоустойчивости печатных плат для случаев ложного срабатывания и сбоя информационного сигнала.
Тема 15. РАСЧЕТ КОМПОНОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ТРАССИРОВКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ. ОФОРМЛЕНИЕ КД НА ПП
Расчет трассировочной способности и слойности печатных плат. Общие требования на конструирование печатных плат. Размещение элементов печатного рисунка ПП. Способы разводки и трассировки. Разводка печатных трасс. Прямой и координатный способы разводки. Разводка цепей питания и заземления ПП. Маркировка ПП и ее расположение. Особенности оформления чертежей печатных плат.
Тема 16. МНОГОСЛОЙНЫЕ ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ (МПП)
Многослойные печатные платы. Преимущества использования МПП. Особенности конструирования МПП, изготовленных различными методами: металлизацией сквозных отверстий, методом попарного прессования, методом открытых контактных площадок, методом послойного наращивания и др. Выбор метода изготовления МПП из конструктивных соображений. Материалы МПП. Структура МПП. Расчет структуры. Оптимизация структуры МПП. Расчет конструктивно-технологических и электрических параметров МПП. Анализ точности и стабильности электрических параметров МПП. Диагностика и прогнозирование параметров печатных плат. САПР печатных плат.
Тема 17. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЯЧЕЕК
Основные конструктивные формы ячеек. Функционально-узловой способ выделения схемы для реализации на ячейке. Критерии выделения, выбор критерия. Привязка логических схем к корпусам микросхем. Выделение схемы для реализации ячеек на БИС. Выбор функционального объема ячеек. Критерии выбора. Расчет числа внешних связей ячейки, правило Рента. Оценка средней длины внутренней и внешней связи в типовой конструкции ячейки. Выбор габаритных размеров ячеек по различным критериям. Расчет размеров по критерию максимального быстродействия.
Тема 18. ОБЩИЕ ПРАВИЛА КОНСТРУИРОВАНИЯ ЯЧЕЕК
Размещение микросхем на плате: ячейка, модуль, расчет максимального числа микросхем на плате. Конструктивные особенности ячеек. Общие правила конструирования ячеек. Формы и размеры печатной платы для ячейки. Минимизация размеров платы. Конструктивная реализация ячеек на БИС. Компоновочные схемы ячеек.
Тема 19. МЕТОДЫ УСТАНОВКИ И СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ ИМС
И ДРУГИХ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ НА ЯЧЕЙКАХ
Установка электронных компонентов. Формовка выводов микросхем и электрорадиоэлементов. Размещение микросхем на плате. Совместное размещение микросхем и дискретных электрорадиоэлементов. Способы крепления радиоэлементов. Способы адресации ячеек и компонентов на них. Координатный, позиционный и координатно-позиционный способы адресации конструктивных элементов. Выбор способа адресации. Электрические соединители для печатных плат. Параметры, выбор типа сочленения. Миниатюрные соединители ячеек.
Тема 20. ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ ЯЧЕЕК ОТ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Способы защиты ячеек от внешних воздействий. Капсулирование, заливка компаундами и смолами, лакирование. Теплозащита. Локальный перегрев электронных компонентов. Теплоотводы, расчеты, рекомендации по конструированию. Защита от механических воздействий. Способы обеспечения заданной прочности. Расчеты резонансных частот. Выбор способа защиты. Влияние внешних воздействий и перегрева на случайные отклонения и нестабильность параметров ячеек. Вероятностное описание и расчеты, получение математических моделей методами планирования эксперимента. Диагностика и прогнозирование влагозащиты.
Раздел 7. КОМПОНОВКА И КОНСТРУИРОВАНИЕ МОДУЛЕЙ
И УСТРОЙСТВ ЭВС
Тема 21. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КОМПОНОВКИ ЭВС
Содержание и роль компоновки. Принципы и приемы компоновки. Аналитическая, аппликационная и модельная компоновки. Виды компоновочных схем: централизованная, децентрализованная, одно- и многоблочная, плоская и объемная. Выбор компоновочной схемы. Решение задач компоновки с применением ЭВМ. Оценка компоновочных характеристик изделия. Удельные показатели компоновки и критерии оценки качества компоновки. Эволюция компоновочных схем ЭВС.
Раздел 8. КОНСТРУИРОВАНИЕ БЛОКОВ И ПАНЕЛЕЙ ЭВС
Тема 22. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПАНЕЛЕЙ, СУББЛОКОВ И БЛОКОВ ЭВС
Блоки разъемной (стеллажной), книжной, кассетной, этажерочной конструкций. Вставные и кассетные блоки. Выбор варианта конструкции. Блоки стационарной и бортовой аппаратуры. Приборы сервисной аппаратуры. Элементы несущих конструкций, крепления и фиксации. Монтажные устройства. Установка и крепление блоков на монтажных устройствах. Входимость конструктивных элементов, размерные цепи блоков. Требования к точности и допускам. Расчет оптимального размещения ячеек в блоках, оптимальных размеров блоков. Панели ЭВС. Субблоки ЭВС.
Тема 23. КОНСТРУИРОВАНИЕ СТОЕК ЭВС
Тумбы, стойки. Одно- и многорамные стойки. Конструктивные элементы стойки: рамы, каркасы, обшивка и т.д. Стандартизация и унификация конструктивных элементов. Расчет оптимального размещения блоков в стойке, оптимальных размеров стойки. Адресация конструктивных элементов из блоков и стоек.
Тема 24. ГЕРМЕТИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЭВС
Герметизация. Конструктивные способы обеспечения герметизации. Разъемная и неразъемная герметизация. Оценка качества герметизации. Расчет течи герметичного блока.
Тема 25. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ
БЛОКОВ И СТОЕК
Конструирование внутриблочных, межблочных и межстоечных соединений. Межсоединение одиночным проводником, свитой парой, коаксиальным кабелем. Выбор проводников, кабелей, способов разводки. Объемный, структурный, плоский жгуты. Гибкий, печатный жгут. Расчет помех в жгутах. Защита жгутов от помех и механических воздействий. Выбор жгута, а также способов крепления и фиксации. Выбор электрического соединителя. Правила разработки и оформления электромонтажной документации. Электрическое соединение линий связи и соединителей. Временное, постоянное и полупостоянное электрическое соединение. Выбор способа соединения. Автоматизация проектирования соединений.
Раздел 9. МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИЯ - ОСНОВА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТИПОВОГО РЯДА ЭВС
Тема 26. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ МИКРОЭВМ И ПЭВМ
Особенности конструирования цифровых микросборок и устройств на базе БИС микропроцессоров. Специфика конструкций микроЭВМ. Распределение ресурса масс и объемов. Компоновка микроЭВМ и ПЭВМ. Микропроцессорные функциональные модули. Ряды микроЭВМ и ПЭВМ. Перспективы и направления развития конструкций микроЭВМ и ПЭВМ.
Раздел 10. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПУЛЬТОВ И ПРИБОРНЫХ ПАНЕЛЕЙ
Тема 27. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПУЛЬТОВ И ПРИБОРНЫХ ПАНЕЛЕЙ
Назначение панелей и пультов управления и индикации. Элементы управления: кнопки, рычажные переключатели. Элементы индикации: лампы накаливания, неоновые газоразрядные лампы, тиратроны, неоновые индикаторные лампы, миниатюрные вакуумные индикаторы, матричные индикаторы, световые табло, электронно-лучевые трубки. Выбор элементов управления и индикации. Подписи.
Конструирование рабочего места человека-оператора. Антропо-метрические данные оператора. Компоновка рабочего места оператора. Радиальный и фронтальный пульты управления. Выбор основных размеров. Панели управления и индикации. Клавиатурные панели малых ЭВМ и микрокалькуляторов. Компоновка панелей. Вопросы микроминиатюризации панелей и пультов.
Раздел 11. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЭВС
Тема 28. КОНСТРУКТИВНЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЭВС
Системы электропитания ЭВС (СЭП). Основные требования. Централизованная, групповая и двухступенчатая системы электропитания. Выбор систем. Средства защиты, сигнализации. Конструирование СЭП. Принципы разбиения СЭП на сборочные единицы. Совместимость блоков СЭП с другими конструктивными модулями ЭВС. Вторичные источники питания (ВИП). Вопросы компоновки систем электропитания. Распределение энергии от СЭП и потребителей. Размещение сборочных единиц СЭП в ЭВМ. Шины питания и «земли». Конструкции шин питания и «земли». Характер и величины сопротивления шин питания. Помехи. Расчет допустимых величин помех. Способы ограничения помех. Расчет конструктивных параметров шин питания и «земли».
Тема 29. КОНСТРУИРОВАНИЕ И МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИЯ
БЛОКОВ ПИТАНИЯ
Основные требования к конструированию сборочных единиц систем электропитания. Блоки питания. Линейные, импульсные и феррорезонансные блоки питания. Выбор блока на основе конструктивных и электрических требований к аппаратуре. Функциональные элементы блоков питания: трансформаторы, вентили, схемы напряжения, фильтры, стабилизаторы. Выбор функциональных элементов. Стабилизаторы напряжения на микросхемах. Тепловой режим. Основные конструктивные формы блоков питания. Рекомендации по конструированию блоков. Низко- и высоковольтные блоки питания. Бортовые источники электропитания. Миниатюризация вторичных источников питания. Проблемы микроминиатюризации. Стандартизация и унификация элементов и блоков питания. Блоки управления электропитанием. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры, элементов сигнализации и измерения выходных параметров блоков питания. Источники бесперебойного питания. Специфика анализа и расчета тепловых режимов, надежности. Старение теплонагруженных компонентов - основной фактор низкой надежности. Диагностика и прогнозирование в системе электропитания. Основные принципы энергосбережения в блоках питания.
Раздел 12. ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
И МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИИ ЭВС
Тема 30. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННОГО ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА УСТРОЙСТВ ЭВС
Перегрев аппаратуры и обеспечение заданного теплового режима. Выбор метода охлаждения в комплексе с другими задачами конструирования. Расчеты теплового режима. Математические модели теплового режима, использование ЭВМ. Получение математических моделей. Сравнительная оценка различных вариантов обеспечения теплового режима в комплексе с другими задачами конструирования, экспериментальная оценка методами дисперсионного анализа.
Выбор способа охлаждения блоков и стоек. Принципы выбора системы охлаждения, анализа состава аппаратуры, ее исполнения, условий работы, условий окружающей среды, потребляемой мощности, теплотехнических и энергетических возможностей объекта и т.д. Расход воздуха на охлаждение, аэродинамическое сопротивление блока, стойки. Выбор вентилятора. Конструирование блоков вентиляторов. Установка блоков вентиляторов в стойку. Вентиляционные отверстия.
Тема 31. ПОМЕХИ В ЭВС
Помехи, виды помех и методы их анализа. Искажение и отражение сигналов в линиях соединений ЭВС. Перекрестные наводки. Влияние на искажение сигналов конструктивных элементов соединений холодных контактных пар, паяных, сварных и прочих соединений. Анализ помех в «коротких» линиях связи. Емкостный и индуктивный характер. Паразитная емкость и индуктивная связь между сигналами проводника. Помехи при соединении элементов длинными связями. Согласование линий соединений с параметрами электронных логических элементов и расчеты согласования. Принципы и характер отклонений, и нестабильность наводок и помех, методы вероятностной оценки и расчетов. Паразитная связь через общее сопротивление утечки, «землю», шины питания. Емкостная и индуктивная помехи, расчет уровня помех.
Тема 32. ЗАЩИТА ОТ ПОМЕХ В ЭВС
Конструктивные способы уменьшения помех: уменьшение паразитной связи рациональной компоновкой, экранированием и т.д. Экранирование: электростатическое, электромагнитное, магнитостатическое. Анализ экранирования. Материалы экранов. Выбор материалов.
Тема 33. КОНСТРУИРОВАНИЕ И КОМПОНОВКА КОМПЛЕКСОВ ЭВС
Основные требования и особенности конструкций ЭВС различных классов: больших, средних, малых, предназначенных для решения математических и логических задач, управляющих ЭВМ. Вычислительные машины, работающие в диалоговом режиме. Бортовые ЭВС, устанавливаемые на летающих объектах и на судах. Общий принцип компоновки. Быстродействие и межсоединения. Компоновочные схемы вычислительной аппаратуры. Наводки на межсоединения между устройствами. Способы уменьшения наводок. Размещение комплекса технических средств. Типовая компоновка, планирование. Анализ существующих конструкций. Перспективные конструкции.
Раздел 13. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭВС, ИХ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
И МЕТОДОВ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Тема 34. ТЕНДЕНЦИИ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ
МИКРОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
Проблемы, решаемые при конструировании новейших МЭВС: выбор конструкции, получение достаточно мощных быстродействующих устройств на основе полупроводниковых приборов, обеспечение теплового режима, а также компоновки и соединений, обеспечение надежности, управление качеством, снижение стоимости. Основные тенденции и особенности конструирования МЭВС: модульное конструирование из БГИС, увеличение плотности упаковки монтажных соединений и повышение их надежности, увеличение эффективности систем теплоотвода и уменьшение габаритов и масс систем охлаждения, сокращение циклов проектирования и производства МЭВС на основе машинных методов. Перспективы развития конструкций ЭВС на основе совершенствования элементной базы. Фундаментальные теоретические пределы и ограничения. Фундаментальная микроэлектроника как средство преодоления ограничений. Перспективные ФМЭ-приборы: приборы на основе плазменных явлений в твердых телах; приборы на магнитных явлениях, оптоэлектронные и квантовые приборы.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Цель лабораторных занятий по дисциплине состоит в том, чтобы в условиях лаборатории или конструкторского кабинета практически изучить на конкретных примерах современные конструкции ЭВС, используемые в них конструкторские решения; конкретные меры, принятые по обеспечению их эффективного изготовления и высокого качества, надежности и стабильности, защиты от внешних воздействий, а также уяснить взаимосвязь между конструкцией, технологией изготовления или сборки, материалами и электрическими параметрами. Лабораторные занятия проводятся, как это предусмотрено программой, в двух видах: а) занятия в лаборатории с изучением конструкций и проведением экспериментов; б) занятия типа конструкторского практикума, проводимые в лаборатории со специальным оборудованием, где имеются примеры конструкций, справочные материалы, чертежи и рабочие места, приспособленные для выполнения конструкторских работ.
Лабораторные работы первого вида по дисциплине КЭВС посвящены конструкциям, представленным как в виде образцов, подвергающихся измерениям, так и на стендах в "препарированном" виде с показом всех деталей и большей части промежуточных сборочных единиц. К конструкциям имеется конструкторская документация, которая используется вместе со стендами и образцами для глубокого изучения конструкции и составления отчета. Особое внимание студентов при выполнении работ данного вида должно быть обращено на следующие исследования: определение случайных отклонений параметров с обработкой результатов статических наблюдений (с применением ЭВМ), выявление случайного характера паразитных параметров; взаимосвязь электрических (в том числе и паразитных) и конструктивно-технологических параметров и характеристик конструкций ЭВС. Большое внимание здесь следует также уделить анализу используемых материалов и обоснованию их применения. Кроме этого, студент должен научиться легко «переходить» от конструкции к чертежу и обратно.
Лабораторные занятия второго вида (т.е. конструкторский практикум) должны развивать навыки выполнения и анализа конструкций, синтеза элементов новых конструкций с проведением конструкторских расчетов и оформлением конструкторской документации.
Основное внимание студентов при выполнении лабораторных работ данного вида должно быть уделено стендовому анализу конструкций ЭВС; их особенностям; удачным и неудачным решениям; фактам, определяющим стабильность и взаимосвязь с функциональным назначением устройств ЭВС; используемым материалам и технологии, а также использованию в разработках стандартов, нормалей и руководящих технических материалов, действующих в промышленности.
После анализа обычно осуществляется разработка простейших конструкций индивидуально с использованием ГОСТов, ОСТов, справочников, выполнение конструкторских расчетов с оформлением чертежей. По содержанию конструкторский практикум органически должен быть связан с выполнением курсового проекта.
Примерный перечень тем лабораторных занятий (конструкторского практикума):
1. Исследование и анализ конструктивных характеристик и компоновочных показателей узлов и блоков ЭВС.
2. Особенности конструкций электронных модулей профессиональных ЭВМ на основе коммутационных плат.
3. Исследование методов помехозащищенности узлов и блоков ЭВС.
4. Выбор элементной базы ЭВС.
5. Разработка конструкции пультов управления.
6. Оценка и анализ уровня основных показателей качества конструкций стационарных ЭВМ различной производительности.
7. Графическая конструкторская документация при разработке ЭВС.
8. Текстовая конструкторская документация при разработке ЭВС.
9. Конструирование печатных плат типовых элементов замены.
10. Автоматизированный выбор и определение конструктивных параметров микросборок ЭВС.
11. Исследование процессов и возможностей комплексной микроминиатюризации при разработке конструктивных единиц ЭВС второго уровня.
12. Изучение пакетов прикладных программ по выполнению конструкторских расчетов.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ
Курсовой проект по дисциплине «Конструирование электронных вычислительных средств» преследует цель закрепить знания студентов путем самостоятельной конструкторской разработки по выданному индивидуальному техническому заданию, подготовить студентов к дипломному проектированию.
Предметом проектирования является конструкторская разработка блока или устройства на уровне технического проекта с включением элементов эскизного проектирования.
Разработка конструкции должна сопровождаться необходимыми расчетами, преимущественно выполненными с применением ЭВМ и САПР. Темы заданий на курсовое проектирование охватывают все разнообразие устройств ЭВС. Это разнообразие проявляется в функциональном назначении, технической сложности, условиях эксплуатации, конструктивном выполнении, габаритах, массе и т.п.
Примерные темы заданий на курсовое проектирование:
- Разработка конструкций сборочных единиц цифровых устройств ЭВМ;
- Разработка конструкции микроузла ЭВМ на основе микросборок;
- Разработка конструкций одноплатных микроЭВМ;
- Конструирование запоминающих устройств ЭВС;
- Научно-исследовательские работы по комплексной микроминиатюризации устройств различного назначения.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Шерстнев В.В. Конструирование и микроминиатюризация ЭВС: Учебник для вузов.- М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.
2. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем: Учебник для втузов по спец. "ЭВМ" и "Конструирование и производство ЭВС". - М.: Высш. шк., 1988. -512 с.
3. Савельев А.Я., Овчинников В.А. Конструирование ЭВМ и систем: Учебник для технических вузов по специальности "ЭВМ". - М.: Высш. шк.. 1992. - 248 с.
4. Пикуль М. И., Русак И.М., Цырельчук Н.А. Конструирование и технология производства ЭВМ: Учебник для вузов. - Мн.: Выш. шк., 1996.-263с.
5. Куземин А.Я. Конструирование и микроминиатюризация электронно-вычислительной аппаратуры: Учеб. пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1985. 280 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микро-миниатюризация ЭВА: Учебник для вузов. - Л.: Энергоиздат, 1984.- 536 с.
2. Ненашев А.П., Коледов Л.А. Основы конструирования микроэлектронной аппаратуры.- М.: Радио и связь, 1991.- 304 с.
3. Романов Ф.И., Шахнов В.А. Конструкционные системы микроЭВМ.- М.: Радио и связь, 1989. - 120 с.
4. Гуськов Г.Я. и др. Монтаж микроэлектронной аппаратуры.- М.: Радио и связь, 1986.-176 с.
5. Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных ИМС / Под ред. И.Н.Воженина.- М.: Радио и связь, 1985.- 264 с.
6. Несущие конструкции РЭА/ Под ред. П.И.Овсищера.- М.: Радио и связь, 1988.- 232с.
7. Жданович В.М., Луговский В.П., Русак И.М. Технические средства ЭВМ. - Мн.: Выш. шк., 1991. - 637с.
8. Русак И.М., Луговский В.П. Технические средства персональных ЭВМ.- Мн.: Выш. шк., 1996. - 684с.
9. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Э.Т.Романычева, А.К.Иванова, А.С.Куликов и др.; Под ред. Э.Т.Романычевой.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989.- 448с.
10. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник/ В.В.Данилов, С.А.Ельцов, Ю.П.Иванов и др.: Под ред. В.Н.Файзулаева, Б.В.Тарабрина.- М.: Радио и связь, 1986.- 384с.
11. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование / Под ред. А.И.Коробова.- М.: Радио и связь, 1987.- 272с.
12. Князев А.Д., и др. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учётом электромагнитной совместимости.- М.: Радио и связь, 1989.- 224с.
13. Пронин Е.Г., Шохат В.С. Проектирование технических средств ЭВА.- М.: Радио и связь, 1986.- 192с.
14. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Высш. школа, 1984.- 247с.
15. Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании РЭА.- М.: Радио и связь, 1986.- 496с.