Конструкторская иерархия элементов, узлов и устройств ЭА

Декомпозиция — метод системного анализа, позволяющий заменить решение одной большой задачи решением серии меньших задач, пусть и взаимосвязанных, но более простых. Результатом декомпозиции по отношению к конструкции ЭВМ является конструкторская иерархия элементов.

Основным критерием декомпозиции является принцип конструкторской законченности, что не всегда соответствует функциональному членению системы. Глубина декомпозиции (т.е. количество уровней) зависит от сложности разрабатываемой ЭВМ, и, может состоять из одного уровня для одноплатных ЭВМ, до 6-7 уровней в наиболее сложных Центрах Обработки Данных (ЦОД).

Иерархический принцип построения системы позволяет вести проектирование и конструирование каждого уровня независимо, при минимальной информации об особенностях вышележащих и нижележащих уровнях.

Уровень N

Уровень 2

Уровень 1

Так при конструировании радиоэлектронной аппаратуры (не цифровой), принято выделять уровни:

6. Система

5. Устройства

4. Блоки

3. Каскады

2. Звенья

1. Элементная база.[1]

При конструировании ЭВМ принято выделять следующие уровни:

7. ЭВМ (Центр обработки данных, Вычислительный кластер, СуперЭВМ и т.п).

6. Группа серверных стоек (Ряд стоек, Контейнер и т.п.)

5. Стойка (шкаф, стеллаж)

4. Рама (некоторые стойки содержат более одной рамы, например, с двух сторон шкафа)

3. Блок (панель, шасси, юнит и т.п.)

2. Кассета (Типовой элемент замены из более чем одной печатной платы, например, плата RAID контролера с установленным на ней модулем памяти.)

1. Ячейка (как правило соответствует одной печатной плате, если конструкция осно­ва­на на печатных платах)

К 0-му уровню конструкторской иерархии относят элементную базу (микросхемы, резисторы и т.д.).

После проведения декомпозиции, проектирование и конструирование ЭВМ выполняют как последовательность итераций синтез-анализ-синтез до достижения требуемых в ТЗ параметров. Анализ и синтез, также как и декомпозиция являются методами системного анализа.

Синтез - определение структуры (геометрии в пространстве, конструкции) систе­мы на основе функ­циональ­ного описания. Выполняется от нижних уровней к верхним. Это определение схемного состава конструкционных узлов и геометрических размеров. Выбор формы и компоновочной схемы типовых конструкций, размещение их в метрическом пространстве и реализация связей между ними.

При синтезе всегда решают следующие задачи:

1. Отвод тепла

2. Защита от внешних воздействий

3. Обеспечение надежности и помехоустойчивости

4. Минимизация потерь производительности на линиях связи.

При анализе выполняют поиск тех элементов конструкции, изменение которых может существенно улучшить показатели конструкции ЭВМ. Как правило поиск выполняется по принципу наиболее "слабых мест". Такой узел обладает, например, минимальным коэффициентом прочности по сравнению с другими и, возможно, следует "ослабить" другие узлы для использования высвобожденных ресурсов по усилению слабого.

В результате многочисленных итераций синтез-анализ-синтез, например, коэффициент прочности будет одинаковым (равномерным) по всей ЭВМ. При эксплуатации это будет выражаться в равновероятном отказе для разных узлов. Если конструкция соответствует требования, на этом процесс проектирования является законченным. Если нет - то следует пересматривать конструкторские решения в целом.

Элементная база ЭВМ (0-й уровень проектирования)

Дата добавления: 2014-12-08