Разработка конструкции АЛУ

Конструирование, производство, эксплуатация СВТ Группа М-41 нд ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование Вагин_Константин_Валерьевич (фамилия, имя, отчество студента) Тема проекта: Разработка конструкции АЛУ Исходные данные к проекту: Конструкция АЛУ должна обеспечивать защиту от механических воздействий при перегрузке с ускорением G =5м/с2 ; способы крепления платы – 2,3,6; вероятность безотказной работы – Р(t)≥0,98; наработка на отказ – Т = 120 000 час, годовой выпуск изделия 10 000, t = - 40 +50 C. Основой для разработки конструкции АЛУ служит схема электрическая принципиальная АЛУ. При автоматизации проектирования конструкции АЛУ использовать современные графические пакеты прикладных программ.

Предусмотреть поэлементное резервирование n=2; m=5. Содержание пояснительной записки курсового проекта Техническое задание Содержание Введение 1 Общая часть 1.1 Выбор элементной базы конструкции АЛУ 1.2 Основные требования к конструкции АЛУ 2 Конструкторская часть 2.1 Выбор способа компоновки АЛУ 2.2 Выбор и обоснование конструкции АЛУ 2.3 Автоматизация проектирования конструкции АЛУ 3 Расчетная часть 3.1 Расчет частоты собственных колебаний конструкции АЛУ 3.2 Оценка уровня унификации конструкции АЛУ 3.3 Оценка надежности конструкции АЛУ 3.4 Расчет параметров печатного монтажа платы 4 Технологическая часть 4.1 Определение типа производства 4.2 Выбор схемы техпроцесса 4.3 Расчет норм времени Заключение Список используемой литературы Графическая часть проекта Комплект КД: Лист 1 Схема электрическая принципиальная конструкции АЛУ Лист 2 Сборочный чертеж конструкции АЛУ Лист 3 Плата печатная конструкции АЛУ Лист 4 Спецификация конструкции АЛУ Лист 5 Таблица соединения конструкции АЛУ Технологическая часть проекта 1. Техпроцесс изготовления ДПП Дата выдачи задания Руководитель (подпись руководителя проекта) Задание принял к исполнению (дата) Подпись студента СОДЕРЖАНИЕ Введение 1 Общая часть 1.1 Выбор элементной базы блока 1.2 Основные требования к конструкции блока 2 Конструкторская часть 2.1 Выбор способа компоновки блока 2.2 Выбор и обоснование конструкции блока 2.3 Автоматизация проектирования блока 3 Расчетная часть 3.1 Расчет частоты собственных колебаний блока 3.2 Оценка уровня унификации блока 3.3 Оценка надежности блока 3.4 Расчет параметров печатного монтажа платы 4 Технологическая часть 4.1 Определение типа производства 4.2 Выбор схемы технологического процесса 2.1 Механическая обработка печатной платы 2.2 Гальванохимическая обработка 2.3 Заключительные операции 4.3 Расчет норм времени Заключение Список используемой литературы ВВЕДЕНИЕ AMD и Intel сегодня пытаются выпускать продукты для максимального числа сегментов рынка, причём, на основе минимально возможного ассортимента кристаллов.

Прекрасный пример - линейка процессоров Intel Core 2 Duo. Здесь есть три процессора с кодовыми названиями для разных рынков: Merom для мобильных приложений, Conroe - настольная версия, Woodcrest - серверная версия.

Все три процессора построены на одной технологической основе, что позволяет производителю принимать решения на последних этапах производства.

Можно включать или отключать функции, а текущий уровень тактовых частот даёт Intel прекрасный процент выхода годных кристаллов. Если на рынке повысился спрос на мобильные процессоры, Intel может сфокусироваться на выпуске моделей Socket 479. Если возрос спрос на настольные модели, то компания будет тестировать, валидировать и упаковывать кристаллы для Socket 775, в то время как серверные процессоры упаковываются под Socket 771. Сейчас создаются четырёхядерные процессоры: два двуядерных кристалла устанавливаются в одну упаковку.

Корпорация Intel представила первые в отрасли четырехъядерных процессоров, предназначенные специально для многопроцессорных серверов, на которых выполняются приложения, требовательные к производительности, надежности и масштабируемости.

Такие приложения обычно работают в виртуализированных средах, которые позволяют консолидировать серверы и базы данных, оптимизировать планирование и использование вычислительных и интеллектуальных ресурсов предприятия.

Шесть новых моделей четырехъядерных процессоров Intel Xeon серии 7300, по оценке компании, имеют производительность в два раза выше, а производительность на один ватт потребляемой мощности в три раза выше, чем четырехъядерные процессоры Intel предыдущего поколения.

В серии 7300 представлены энергоэффективные процессоры с различными наборами характеристик: с частотой до 2,93 ГГц и потребляемой мощностью 130 Вт, несколько 80-ваттных процессоров, а также 50-ваттная версия с частотой 1,86 ГГц, оптимизированная для четырехпроцессорных серверов с высокой плотностью монтажа и компактных стоечных серверов.

В наборе микросхем Intel 7300 реализована технология Data Traffic Optimizations и другие передовые технологии, на базе которых построена сбалансированная платформа, позволяющая оптимизировать обмен данными между процессорами, памятью и подсистемой ввода/вывода.

Новая профессиональная серверная платформа Intel сочетает микроархитектуру Intel Core, высокопроизводительные четырехъядерные процессоры и технологию Intel Virtualization Technology.

Кроме удвоения количества вычислительных ядер, процессоры серии 7300 и набор микросхем Intel 7300 поддерживают объем памяти, в четыре раза превышающий аналогичный показатель, характерный для предыдущих многопроцессорных платформ Intel. Ожидается, что с сегодняшнего дня более 50 производителей систем начнут поставки серверов на базе процессоров Intel Xeon серии 7300. Среди них можно назвать Dell, Egenera, Fujitsu, Fujitsu-Siemens, Hitachi, HP, IBM, NEC, Sun, Supermicro и Unisys.

Составной частью любого процессора является арифметическо-логическое устройство(АЛУ) (англ. arithmetic and logic unit, ALU) — блок процессора, который служит для выполнения арифметических и логических преобразований над словами, называемыми в этом случае операндами. Современные ЭВМ общего назначения обычно реализуют операции всех приведенных выше групп, а малые и микроЭВМ, микропроцессоры и специализированные ЭВМ часто не имеют аппаратуры арифметики чисел с плавающей точкой, десятичной арифметики и операций над алфавитно-цифровыми полями.

В этом случае эти операции выполняются специальными подпрограммами.

К арифметическим операциям относятся сложение, вычитание, вычитание модулей («короткие операции») и умножение и деление («длинные операции»). Группу логических операций составляют операции дизъюнкция (логическое ИЛИ) и конъюнкция (логическое И) над многоразрядными двоичными словами, сравнение кодов на равенство.Специальные арифметические операции включают в себя нормализацию, арифметический сдвиг (сдвигаются только цифровые разряды, знаковый разряд остается на месте), логический сдвиг (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации.

Арифметико-логическое устройство функционально можно разделить на две части : а) микропрограммное устройство (устройство управления), задающее последовательность микрокоманд (команд); б) операционное устройство (АЛУ), в котором реализуется заданная последовательность микрокоманд (команд). Сложность логической структуры АЛУ в определенной степени можно охарактеризовать количеством отличающихся друг от друга микроопераций, необходимых для выполнения всего комплекса задач, поставленных перед АЛУ. На входе каждого регистра собраны соответствующие логические схемы, обеспечивающие такие связи между регистрами, что позволяют реализовать заданный набор микроопераций.

Выполнение операций над словами сводится к выполнению последовательности микрокоманд, которые управляют передачей слов в АЛУ и действиями по преобразованию слов. Порядок выполнения микрокоманд определяется алгоритмом выполнения операций. Следовательно, связи между регистрами АЛУ и функции, которые должны выполнять регистры, зависят в основном от принятой методики выполнения операций : арифметических, логических и специальной арифметики.

Перечень операций, выполняемых в АЛУ, зависит от назначения цифровой вычислительной машины и от функций, выполняемых АЛУ при обеспечении работы остальных устройств машины.При представлении операций в виде последовательностей микроопераций АЛУ должно состоять из элементов; реализующих эти микрооперации.

Таким образом, структура АЛУ определяется набором микроопераций, необходимых для выполнения заданных арифметических, логических и специальных операций , а задачу построения АЛУ можно свести к задаче 1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ 1.1 Выбор элементной базы Развитие микроэлектроники способствовало развитию малогабаритных, высоконадёжных и экономичных устройств на основании цифровых ИМС Требования увеличения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности вычислительных устройств привели к созданию серий цифровых микросхем.

За время развития цифровых микросхем базовые типы логики развивались в следующей последовательности: 1) диодно-транзисторная логика (ДТЛ); 2) транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ); 3) эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ); 4) транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки (ТТЛШ); 5) интегрально-инжекционная логика (ИИЛ); На данный момент наибольшее распространение получили схемы с применением элементов ТТЛ. Это вызвано тем, что ИМС на элементах ТТЛ при относительно небольшой потребляемой мощности имеют довольно высокое быстродействие.

Использование в ИМС на элементах ТТЛ переходов Шотки ещё более увеличило быстродействие схем и дало возможность создавать маломощные быстродействующие ИМС. Для курсового проекта выбраем микросхемы серии К1533 Этот комплекс микросхем выполнен по ТТЛ – технологии, характеризуются архитектурным единством, которое обеспечивается автономностью и функциональной законченностью отдельных микросхем, унификацией их интерфейса, программируемостью микросхем, их логической и электрической совместимостью.

Низкое быстродействие и низкое потребление - SN74ALS обеспечивают широкое применение при создании средств вычислительной техники.Эти микросхемы в рабочем состоянии будут иметь температуру своего корпуса -50º, а могут выдерживать температуру до -70º, поэтому эти микросхемы наиболее удобны для применения в бортовой аппаратуре на высокой высоте при низких температурах.

Выбираем микросхемы из серии К1533.