Математическое моделирование межсхемных соединений для обеспечения функциональной надежности устройств вычислительной техники

• Автор: Волков, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05, 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЧАТНОГО МОНТАЖА ПО КРИТЕРИЯМ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ
1.1. Корреляция конструктивных и импульсных параметров сигнальных линий прецизионных МПП.

1.2.Влияние конструктивных неоднородностей МПП на волновое сопротивление линий связи

1.3.Технологическая модель полосковой линии передачи

1.4. Технологические возможности обеспечения заданных электрических характеристик полосковой структуры.

1.5. Выводы.

Глава 2. СИСТЕМА РАЗВОДКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

2.1.Актуальность проектирования системы разводки электропитания по критериям целостности логических сигналов.

2.2.Электрическая модель системы разводки электропитания

2.3. Технология элементной базы и форма импульсного тока в шинах электропитания цифровых устройств
2.4. Математические модели шин питания
2.4.1 .Высокочастотный контур
2.4.2. Разъемный контур
2.4.3. Низкочастотный панельный контур.
2.5. Рекомендации по проектированию шин питания устройств ячеечной конструкции
2.6. Выводы.
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМЫ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ В ЛИНИЯХ СВЯЗИ С ПОТЕРЯМИ.
3.1. Переходной процесс в линии передачи с потерями.
3.2. Динамические потери помехозащищенности.
3.3. Методика проектирования длинных линий
3.4. Выводы.
Глава 4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ КЛАСТЕРНЫХ СИСТЕМ ПРИ РАБОТЕ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
4.1. СРАВНЕНИЕ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ И МНОГОМАШИННЫХ КОМПЛЕКСОВ.
4.2. Методы реализации отказоустойчивости приложений с недетерминированным поведением.
4.2.1.Метод
4.2.2.Метод .
4.3. Методы оценки надежности кластерных вычислительных саруктур
4.4. Использования принципа избыточности построение многомашинных или многопроцессорных вычислительных комплексов МПВК
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Предложенные методы электронного проектирования межехемных соединений позволяют прогнозировать вероятную помеху монтажа, а следовательно повысить надежность вновь разрабатываемых вычислительных средств путем наложения ограничений на конструкцию и технологию линий связи. Разработанная методология, комплекс моделей и технологий базируются на фундаментальных положения ряда научных дисциплин. Апробация работы. Результаты диссертационной работы изложены в ряде печатных публикаций, докладывались на всероссийских и вузовских научных конференциях, в частности на Новые информационные технологии в автоматизированных системах: материалы двенадцатого научно-практического семинара. МИЭМ. М., , Международный конгресс по интеллектуальным системам и информационным технологиям. Россия, Черноморское побережье, Геленджик-Дивноморское, 2-9 сентября года, Второй Международной научно-технической конференции «Компьютерные науки и технологии», Белгород 3-5 октября г. Научные конференции молодых специалистов ОАО «НИИВК им. Карцева М. А.» г. Москва - ноября г. Публикации. Основное содержание работы отражено в публикациях автора, из которых три статьи в рецензируемых научных журналах и изданиях. Общим объем публикаций - 3,0 п. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Список литературы составляет 2 наименований. Объем диссертации составляет 0 страниц, включая рисунки и таблицы. Комплексная система информационного, логического моделирования переходных процессов в межсхемных соединениях при проектировании устройств на базе современных высокопроизводительных микропроцессоров. МПП на оптимальном уровне, максимально сохраняя однородность тракта передачи. Методика разбиения полной эквивалентной схемы системы разводки электропитания ЭВМ на простейшие контура второго порядка,, с целью моделирования помехи по питанию при массовом переключении логики. Методика инженерного экспресс-анализа искажений импульсов в длинных линия передачи с потерями. Разработанные на базе данной методики модели однофазной и дифференциальной передачи позволяют количественно оценить качество связи, в том числе предельную скоростью передачи при выбранном типе кабельной линии - или допустимую длину линии при фиксированной скорости передачи, а также допустимый «Процент дрожания» (Jitter) информационных импульсов, детектируемых схемой-приемником. Алгоритм количественной оценки предельной- скорости дифференциальной передачи учитывает, как параметры передаваемых сигналов, так • и конструктивные и электрические параметры самого канала передачи. Методика экспериментальной диагностики уровня внутренних помех в межсхемных соединениях, позволяющая- прогнозировать вероятность наработки на сбой при испытания опытных образцов вычислительной техники. Глава 1. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЧАТНОГО МОНТАЖА ПО КРИТЕРИЯМ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ. Корреляция конструктивных и импульсных параметров сигнальных линий прецизионных МПП. Коэффициент затухания гармонического сигнала в линии с потерями. На практике эти условия не выполняются по объективным причинам. Волновое сопротивление каждой линии воспроизводиться с конечным разбросом, как с конструктивным, так и с технологическим. Электромагнитная связь соседних линий зависит только от расстояния и импеданса, чем ближе линии и больше импеданс, тем больше коэффициент связи. Потери электромагнитной энергии в меди проводников из-за скин-эффекта носят частотно зависимый характер, следовательно, частотные составляющие спектра импульса затухают с разной интенсивностью, что приводит к завалу фронтов логических сигналов. В настоящее время наиболее технологичным видом монтажа ячеек ЭВМ является многослойный печатный монтаж с прецизионными сигнальными проводниками и контролируемым волновым импедансом. В многослойной печатной плате (МПП) линии связи реализуются с помощью симметричной полосковой структуры . Данная структура образует логическую пару, содержащую два ортогональных, сигнальных слоя (X, У) между экранами или электрически хорошо связанными с «землей» иизкоиндуктивными слоями питания.