Етапи розробки ЕОМ

1-й етап - ПІДГОТОВЧИЙ:
вивчення задач, для яких призначена дана ЕОМ, аналіз існуючих машин, нових принципів. Визначаються технічні хаpактеpистики майбутньої машини.

2-й етап - РОЗРОБКА ТЗ містить:
- основне призначення;
- ТХ і ТТХ;
- показники якості і техніко-економічні вимоги; - виконання необхідних стадій розробки КД і її склад;
- спеціальні, конструктивні, технологічні, експлуатаційні вимоги і вимоги до надійності.
В ТЗ вказується підпpиємство-замовник і підпpиємство-pозробник ЕОМ. Відношення між ними регламентуються договором - юридичним документом. Погодження, корегування ТЗ, зміни.

3-й,4-й етапи - ТЕХНІЧНА ПРОПОЗИЦІЯ. Розроблюється сукупність КД, які відображають різноманітні варіанти конструктивного і схемного будування ЕОМ, що розроблюється. Вибір основних комплектуючих виробів, елементної бази, носія інформації, оперативної і зовнішньої пам'яті та ін. Основне в технічній пропозиції - побудова загальної структурної схеми ЕОМ (взаємодія всіх основних вузлів і блоків ОМ). Всім КД, що випускаються на стадії технічної пропозиції, присвоюється літера "П".

5-й - 7-й етапи - ЕСКІЗНЕ ПРОЕКТУВАННЯ. На цих етапах приймаються принципові конструктивні і технічні рішення, що відрізняються від технічної пропозиції більш детальної опраювання приладів в відповідності з ТЗ, літера "Е".

8-й,9-й етапи - ТЕХНІЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ. Детально відпрацьовуються схемні та конструкторські рішення ЕОМ, випускаються креслення на всі елементи, вузли, блоки і прилади ЕОМ, проробляються питання захисту від механічних, кліматичних і радіаційних впливів, доступу при ремонті і контролі, прив'язки до об'єкту установки та ін. В результаті - корегування ТЗ. Літера "Т".

10-12-й етапи - виготовлення, настройка і експлуатація спробного зразка. Літера "О".

13,14-й етапи - ВИПУСК УСТАНОВОЧНОЇ СЕРІЇ "Р". Після випуску і іспиту установочної партії ЕОМ розробник передає всі оригінали технічної документації заводу-виробнику, який при необхідності передруковує її, присвоюючи літеру "А." По закінченню відпрацьованої документації виробляється масовий випуск ЕОМ.

15,16-й етапи - Корегування функціональних, принципових, монтажних і інших схем, КД і технологічної документації або ТЗ, в результаті експлуатації і ремонту ЕОМ. Скоректована технічна документація передається на завод-виробник.

І М С

Умовна позначка серії І М С

Ряд окремих функціональних мікросхем, об'єднаних по виду технології виготовлення, напругою джерел живлення, вхідним і вихідним опорам і рівням сигналів, конструктивному оформленню і засобам кріплення або монтажу, утворюють серію ІМС.

Класифікація ІС за функціональним призначенням.

Логічні елементи:

Тригери:

Наприклад, типу J - ТВ, типу D - ТМ, типу T - ТТ, інші - ТП.

Схеми цифрових приладів:

Наприклад,

Умовна позначка серії ІС складається з двох елементів: перший - цифра, що вказує на конструктивно-технологічний різновид серії мікросхем: напівпровідникові-1.5, 6.7; гібридні - 2.4, 8; інші (вакуумні, плівочні, керамічні та ін.) - 3; другий двох (стара позначка) або трьох знакове число, що вказує реєстраційний порядковий номер серії. Наприклад, 1801, 217.

Умовна позначка ІС складається з чотиризначної цифрової умовної позначки серії, двох літер, що позначають підгрупу і вид мікросхеми, і порядкового номера розробки мікросхеми за функціональною ознакою в даній серії. При необхідності в умовну позначку ІМС може бути введена літера (від А до Я), по якій визначають відмінність ІМС одного типу по якому-або параметру, наприклад, по значенню окремих електричних параметрів, граничним експлуатаційним параметрам та ін.

Індекс К спереду всіх елементів позначки - для ІМС широкого застосування.

Наприклад, К133ЛР1, К1804ВС1.

Для без корпусних ІМС після позначки порядкового номера серії і порядкового номера розробки ІМС (або після додаткової літерної позначки) через дефіс вказується цифра, що характеризує модифікацію конструктивного виконання (від 1 до 6). Перед цифровою позначкою серії проставляється літера Б.

Наприклад, Б747ИК1А-1 - мікросхема серії Б747 в без корпусном виконанні з гнучкими виводами.

Літери К, КМ, КН, КР И КА в початку умовної позначки ІМС характеризують умови їхнього приймання на заводі-виробнику.

Корпуси ІМС

Корпуси ІМС виконують ряд функцій, основні з яких:

 захист від кліматичних і механічних впливів;

 екранування від перешкод;

 спрощення процесів складення мікросхем;

 уніфікація вхідного конструктивного елементу (мікросхеми) за габаритним і установочним розмірам.

За конструктивно-технологічною ознакою розрізняють корпуси:

 метало-скляні (скляна або металева основа, з'єднана з металевою кришкою за допомогою зварювання; виходи ізольовані склом);

 металополімерні (підложка з елементами і виводами встановлюється в металеву кришку, після чого здійснюється герметизація шляхом заливки компаундом);

 металокерамічні (керамічна основа, з'єднана з металевою кришкою за допомогою зварювання або пайки);

 керамічні (керамічна основа і кришка, з'єднані між собою пайкою);

 пластмасові (пластмасова основа, з'єднана з пластмасовою кришкою опресуванням).

Кожний вид корпуса характеризується габаритними і приєднувальними розмірами, числом виходів і розташуванням їх відносно площини основи корпуса. Виходи мікросхем можуть лежати в площині основи корпуса (планарні виходи) або бути перпендикулярними йому (дротові виходи).

Планарні виходи по перетину, як правило, прямокутні, дротові - круглі або прямокутні.

В теперішній час застосовуються п'ять типів корпусів.

Корпуси розрізняються формою:

 прямокутна;

 кругла;

Розташуванням виходів на площині основи:

 в межах проекції тіла корпуса;

 за межами проекції тіла корпуса;

 в межах і за межами;

Розташуванням виходів відносно площини основи:

 перпендикулярне;

 паралельне;

 без виходів;

Кроком виходів, мм: 0.625; 1.25; 2.5.

Може бути до 100 і більш виходів. З збільшенням кількості виходів надійність ІС падає, тому, як правило, ІМС використає 40-48 виходів. Для скорочення кількості виходів використають багатофункціональні виходи.

Пластмасові корпуси забезпечують надійну ізоляцію, дешеві, погано захищають від теплових і електромагнітних впливів.

Для захисту від електромагнітних випромінювань застосовують метало-скляні, металокерамічні корпуси.

Керамічні корпуси забезпечують найкращі характеристики ІМС, бо в найкращому ступені відводять тепло (використовуються для ІС з великою потужністю, що розсіюється).

8.1 Інтегральні логічні мікросхеми
і їхні найважливіші параметри.

 1. Функція, що реалізується.

 2. Коефіцієнт розгалуження по виходу.

 3. Коефіцієнт об'єднання по входу Коб.

 4. Коефіцієнт об'єднання по виходу Коб. Вих.

 5. Потужність споживання Рпот. Ср.=(Рпот. +Рпот)/2

 6. Середній час затримки розповсюдження сигналу tзд. Р. Ср. tзд. Р. Ср.=(tзд+tзд)/2

 7. Робоча частота f.

 8. Перешкодостійкість (статична, динамічна) Кпом. Ст. =Uпом/Umin.

 9. Напруга "0" U або "1" U

 10. Напруга джерела живлення Uживл. (їхня кількість)

 11. Допуск на номінали джерел живлення ?Uживл.

 12. Вхідна Свх і вихідна Свих ємкість

 13. Струм споживання Iспож.

 14. Вхідне Rвх і вихідне Rвих опори.

 15. Допустимий діапазон робочих температур ?Tр.

 16. Допустима величина механічних впливів.

 17. Допустимий діапазон тиску навколишнього середовища.

 18. Тривалість до радіаційних впливів.

 19. Маса.

 20. Надійність.

8.2 Методика вибору серії ІМС

По кількісному визначенню параметри, що порівнюються, ділять на групи:

Група 1. Якість серії ІМС:

 тривалість до кліматичних впливів;

 тривалість до механічних впливів;

 тривалість до радіації, що проникає;

 середня затримка на елемент;

 статична перешкодостійкість;

 число типів елементів в серії;

 кількість номіналів напруг живлення;

 допустимі відхилення від номіналів напруг живлення;

 технічний ресурс;

 габаритні розміри корпуса;

 коефіцієнт об'єднання по входу;

 коефіцієнт розгалуження по виходу;

 ступінь інтеграції логічних функцій;

 вартість основного елементу.

Група 2. Можливість ОУ, побудованих на тій або іншій серії ІМС.

 max тактова частота роботи;

 надійність;

 потужність споживання;

 вартість виготовлення;

 вартість комплектуючих виробів;

 об'єм;

 маса.

Етап 1. Серії ІС розглядають з точки зору їхньої придатності за параметрами а-д, ж, з, і, п, р, з. Якщо за однім з цих параметрів серія не задовольняє тактико-технічним вимогам на машину, то її відкидають і не використовують.

Етап 2. З параметрів відібраних серій складають матрицю X, яку після цього при необхідності перетворюють в матрицю Y.

де i=1, 2,..., n - номер серії ІС; j= 1, 2,..., m - номер параметру ,що враховується.

Приклад параметрів:

 Тактова частота, МГЦ;

 Коефіцієнт перешкодостійкості;

 Число типів мікросхем;

 Коефіцієнт розгалуження по виходу;

 Вартість основного елементу (грн.);

 Маса пристрою (кг).

Параметри матриці X, що мають кількісні вирази , наводяться до такого вигляду, щоб більшому числовому значенню параметру відповідала краща якість серії ІС. У іншому випадку, параметр призводять:

Yij=1/Xij.

В результаті одержують матрицю наведених параметрів Y=[Yij].

Етап 3. Отриману матрицю нормують (матриця А) і з урахуванням вагових коефіцієнтів визначають оціночну функцію для кожної з розглядуваних серій. Та серія ІС, у якої величина Qi менш, вважається найбільш оптимальної. Нормування параметрів матриці Y:
Aij = (Ymaxj-Yij) / Ymaxj,

A = [Aij]

Qi = AijBj

де Bj - ваговий коефіцієнт j-го параметру (в ТЗ або визначається головним конструктором)

Bj = 1.

8.3 Інтегральні мікросхеми

Елементною базою ЕОМ є ІМС.

ІС - цей конструктивно закінчений мікроелектронний виріб, що виконує певну функцію перетворення інформації, що містить сукупність електрично-зв'язаних між собою електро-радіоелементів, виготовлених в єдиному технологічному циклі.

Формальне визначення" ІС" дане в ГОСТ 17021-88.

Термін" ІС" відбиває:

 1. Конструктивну інтеграцію, тобто об'єднання електро-радіоелементів (ЕРЕ) в одну конструкцію;

 2. Схемотехнічну інтеграцію, тобто виконання функцій більш складних у порівнянні з функціями окремих ЕРЕ;

 3. Технологічну інтеграцію - створення всіх ЕРЕ і сполучень в єдиному технологічному циклі.

Термінологія:

В ІС розрізняють елементи і компоненти.

Елемент ІС - це її невіддільний складник, що виконує функцію електро-радіоелемента. Тому T, D, C, R ІС називають інтегральними.

Компонент ІС - це її частина, що також виконує функцію ЕРЕ, але може бути виконана як самостійний виріб.

Якщо T, D, C, R виробляють окремо, то їх називають дискретними ЕРЕ.

Показником складності ІС є ступінь інтеграції, що характеризується числом в ній елементів і компонентів:

K = lg N , K - ступінь інтеграції (округлюють до найближчого цілого);

N - число елементів і компонентів.

Розрізняють:

 1-а ступінь інтеграції до 10 елементів ;

 2-а ступінь інтеграції до 10^2 елементів ;

 3-я ступінь інтеграції до 10^3 елементів ;

 4-а ступінь інтеграції до 10^4 елементів ;

 5-а ступінь інтеграції до 10^5 елементів ;

 6-а ступінь інтеграції до 10^6 елементів ;

K=1..2 - МІС (І, АБО, Т, посилювач, фільтр);

K=2..3 - СІС (PG, CТ, DC, ПЗУ);

K=3..4 - ВІС (АЛУ, ОЗУ, ДПЗУ);

K=5..7 - НВІС (ЕОМ);

(3 - зв'язане з технологією, наприклад, біполярна або МОП. Наприклад, ВІС - це > 500 елементів за біполярною або > 1000 елементів за МОП-технологією).

8.4 Гібридні плівкові мікросхеми

ГПМС - ІС, в яких використовуються навісні дискретні компоненти і плівкові елементи. Звичайно навісними є активні елементи (Т, D). R, C, L і провідники виконуються у вигляді плівок. ГПМС - це спеціалізована ІС. Всі елементи розташуються на діелектричній підложці. Розрізняють тонко плівкові (<1мкм) і товсто плівкові (>1мкм) ГПМС.