Уровни конструктивной иерархии ЭВМ

Особенности конструированной иерархии ЭВМ.

Конструкция вычислительной машины должна отвечать рассмотренным ранее требованиям, приведенным в разделе «Требования, предъявляемые к конструкции ЭВА». Оптимальное удовлетворение этих требований может быть осуществлено путем рационального разбиения схемы машины на относительно мелкие, часто повторяющиеся участки, реализуемые в виде типовых

конструктивных единиц. Составные части конструкции ЭВМ находятся в иерархической соподчиненности. Исходный конструктивный элемент этой иерархии - интегральная микросхема, все или часть элементов которой нераздельно связаны и электрически соединены между собой так, что ее устройство рассматривается как единое целое.

Структурную схему ЭВМ любого класса и назначения строят из некоторого конечного числа микросхем. Функционально одна группа микросхем может отличаться от другой, но конструктивно они выполнены в виде определенного по размерам и конфигурации унифицированного корпуса.

Применение микросхем с различными корпусами в пределах одного устройства большой ЭВМ нецелесообразно, так как здесь требуется обеспечить их совместимость по электрическим, эксплуатационным и конструктивным параметрам. При использовании интегральных микросхем операции сборки конструкции начинают на уровне схем, выполняющих определенные функции.

Интегральная микросхема при этом является исходным унифицированным конструктивным элементом, унификация которого требует унификации и других конструктивных единиц ЭВМ, для того чтобы она была технологичной в производстве, надежной в работе, удобной в наладке, ремонте и эксплуатации.

В конструкции ЭВМ можно выделить пять уровней.

Уровень 0. На этом уровне находится конструктивно неделимый элемент - интегральная микросхема.

Уровень I. На уровне I неделимые элементы объединяются в схемные сочетания, имеющие более сложный функциональный признак, образуя ячейки, модули, типовые элементы замены. Эти конструктивные единицы не имеют лицевой панели и содержат единицы, десятки, а иногда и сотни микросхем. К первому структурному уровню относят печатные платы и большие гибридные интегральные схемы (БГИС) (полученные путем электрического и механического объединения обычных бескорпусных микросхем и кристаллов полупроводниковых приборов на общей плате. На этой плате нанесены пассивная часть схемы и контактные площадки).

Уровень II. Этот уровень включает в себя конструктивные единицы, предназначенные для механического и электрического объединения элементов уровня I (панель, субблок, блок). Часто конструктивные единицы уровня II содержат лицевую панель, не имеющую самостоятельного применения.

Уровень III. Уровень Ш может быть реализован в виде стойки или шкафа, внутренний объем которых заполняется конструктивными единицами уровня II.

Уровень IV. Уровень IV - ЭВМ или система, включающая в свой состав несколько стоек (шкафов), соединенных кабелем.

Пятиуровневый метод компоновки требует решения ряда задач, связанных с выбором оптимального корпуса микросхем и метода присоединения их выводов к внутренним соединениям уровня I, выбора оптимальных размеров конструктивной единицы уровня I и числа входящих в нее микросхем, определения мер для теплоотвода и выбора метода соединений. Разделение конструкции ЭВМ на уровни позволяет:

1) организовать производство по независимым циклам для каждого структурного уровня;

2) автоматизировать процессы сборки и монтажа;

3) сократить период настройки, так как может быть произведена предварительная настройка отдельных конструктивных единиц порознь;

4) автоматизировать решение задач размещения элементов и трассировки межсоединений;

5) унифицировать стендовую аппаратуру для испытания конструктивных единиц;

6) повысить надежность конструктивных единиц.

Число уровней конструктивной иерархии может быть изменено как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения (в зависимости от класса ЭВМ и уровня технологии ее изготовления).

Например, реализация различных устройств машины в виде БИС позволит исключить использование конструктивных единиц уровня I (такая машина будет компоноваться непосредственно из БИС). Но большая многопроцессорная ЭВМ со сложной структурой требует использования четырех, а иногда и пяти уровней конструктивной иерархии.

Для всех типов машин уровень иерархии 0 включает в себя интегральные микросхемы (корпусные или бескорпусные).