Временные характеристики СМПК

 

ТИП МПК	tCLK-A	tF-X	tF-C0	tX-C	tCI-C0	tFI-CLK	tWP	tA-F
К589
КР1802				-
КР1804

 

Рис.10.3 Пример соединения процессорных секций СМП К589.

 

 

Рис.10.4.Временная диаграмма цикла выполнения арифметических операций СМП с использованием СУП.

Сравнение типов СМПК по быстродействию не может служить основанием для окончательного выбора одного типа СМПК, так как для этого необходимо выполнить расчет надежностных характеристик и оценку аппаратных затрат реализации ОБ с характеристиками не хуже требуемых.

 

3.Расчет надежностных характеристик ОБ и аппаратных затрат для его реализации.

Расчет надежностных характеристик ОБ сводится к определению значения показателя вероятности безотказной работы Р (Р^СУП), исходя из типа СМПК, интенсивности отказов данного типа и количества БИС по формуле

. , (10.3)

где Р_i(t) – вероятность безотказной работы i–й БИС ОБ СМП за время t; n – количество БИС.

Как правило, для расчета надежности цифровых устройств принимают экспоненциальный закон распределения времени между отказами. Поэтому формула (10.3) примет окончательный вид

, (10.4)

где λ_i – интенсивность отказов i-й БИС.

Для определения значения аппаратных затрат К (К^СУП) необходимо подсчитать общее количество корпусов БИС, образующих ОБ (в том числе и БИС СУП).

 

Рис. 10.5 Варианты построения СМП с использованием СУП.

4. Сравнительная оценка характеристик ОБ и окончательный выбор типа СМПК и структуры ОБ СМП.

Окончательный выбор типа СМПК и структуры ОБ СМП осуществляется с помощью критерия W, отражающего степень соответствия ОБ СМП предъявляемым требованиями. Значения критерия W определяется по формуле

 

W=W_B+W_P+W_K, (10.5)

где W_B, W_P, W_K – показатели эффективности ОБ СМП с точки зрения характеристик быстродействия В, надежности Р и аппаратурных затрат К.

Значения показателей W_B, W_P, W_K формируются следующим образом:

(10.6)

где α_В, α_Р, α_К – веса характеристик В, Р, К, установленные заказчиком с помощью метода экспертных оценок; В_Д, Р_Д, К_Д – требуемые значения характеристик В, Р, К, указанные в задании на разработку.

В связи с необходимостью разработки ОБ СМП с требуемыми характеристиками В, Р, К, численное значение W имеет смысл только тогда, когда все значения показателей W_B,W_P, W_К больше либо равны 1.

По максимальному значению критерия W для различных типов СМПК (как с СУП, так и без неё) определяется наиболее приемлемый для создания ОБ тип СМПК и структура ОБ СМП.

 

5. Разработка временной диаграммы функционирования ОБ.

Разработка временной диаграммы осуществляется в соответствии с рис.10.1(для ОБ без СУП) или с рис.10.5 (для ОБ с СУП) в масштабе с учетом конкретных значений времен, составляющих цикл работы ОБ и приведенных в табл. 10.2.

Пример решения задач 1…5

1.Получить у преподавателя № варианта и записать его в тетрадь. Например, вариант №16.

1. Записать постановку задачи и исходные данные из табл. 10.3 в соответствии с полученным вариантом, например.

Выбрать тип СМПК и структуру ОБ СМП, изготовленного по технологии ТТЛДШ, и разработать временную диаграмму цикла выполнения АО ОБ СМП с требуемыми характеристиками:

 

Разрядность ОБ,бит	Быстродействие ОБ,оп/с	Вероятность безотказной работы	Аппаратные затраты, количество БИС	Веса характеристик
αВ	αР	αК
	4.3 х10^6	0.89				0.1

 

2. Предварительный выбор типов СМПК, например.

Так как в задании непосредственно указана технология изготовления ТТЛДШ, то в дальнейшем будут рассматриваться только три типа СМПК: К589, КР1802, КР1804.

Т а б л и ц а 10.3

Заданные характеристики ОБ

№ варианта	Разрядность ОБ, бит RD	Быстродействие ОБ, млн. оп/с ВD	Вероятность безотказной работы РD	Аппаратные затраты,количество БИС КD	Веса характеристик
αВ	αР	αК
		1.5	0.91				0,1
		0.65	0.85				0,2
		1.34	0.73				0,1
		5.67	0.75				0,2
		2.24	0.89				0,3
		0.91	0.9				0,3
		5.9	0.81				0,1
		13.8	0.77				0,2
		2.6	0.65				0,3
		3.31.	0.79				0,2
		4.16	0.88				0,1
		1.17	0.8				0,3
		2.26	0.66				0,3
		1.77	0.93				0,2
		2.0	0.92				0,3

 

3. Расчет цикла работы ОБ:

а) для СМПК К589:

Т_СY=45+20+65+16/2х25+30=360нс;

В=1/Т_CY=1/360х10⁹=2,78х10⁶оn/c;

=45+20+52+20+25+15+30=207нс;

В^суп=1/ =1/207х10⁹=4,83х10⁶оп/c;

 

б) для СМПК КР1802:

Т_СY=45+20+110+16/8х30+30=265нс;

В=1/Т_СY=1/265х10⁹=3,77х10⁶оn/с;

;

 

в) для СМПК КР1804:

Т_СY=45+20+55+16/4х20+30=230нс;

В=1/Т_СY=1/230х10⁹=4,35х10⁶оn/с;

= 45+20+50+15+20+25+80=255нс;

В^суп=1/ 1/255х10⁹=3,92 х10⁶оп/с.

4. Расчет надежностных характеристик ОБ СМП и аппаратных затрат для его реализации.

Например, для времени t=100 часов:

а) для СМПК К589:

 

К=8;

К^суп=8+2=10; Р^суп =

б) для СМПК К1802:

в) для СМПК К1804;

5. Сравнительная оценка характеристик и окончательный выбор СМПК и структуры ОБ СМП.

а) для СМПК К589

(В/В_D)=2,78х10⁶/4,3х10⁶=0,647.

Так как (В/В_D)<1, то W_В=0 и значение критерия W_В не вычисляется.

(В^суп/В_D)=4,83х10⁶/4,3х10⁶=1,12;

(Р^суп/Р_D)=0,9592/0,89=1,078;

(К_D/К^суп)=10/9=1,11;

 

б) для СМПК КР1802:

(В/В_D)=4,55х10⁶/4,3х10⁶=1,06;

W_В=3х1,06=3,18;

(Р/Р_D)=0,8326/0,89=0,93.

Так как (Р/Р_D)<1, то W_Р=0 и значение критерия W не вычисляется.

в) для СМПК КР1804:

(В/В_D)=4,35х10⁶/4,3х10⁶=1,01;

W_В=3х1,01=3,03;

(Р/Р_D)=0,9417/0,89=1,05;

W_Р=2х1,05=2,1;

(К_D/К)=10/4=2,5;

W_К=0,1х2,5=0,25;

W=3,03+2,1+0,25=5,38;

В^суп/В_D=3,92х10⁶/4,3х10⁶=0,91;

Так как (B^суп/B_D)<1, то W_B=0 и значение критерия W не вычисляется.

Итак, W W

 

Вывод.

Таким образом, в соответствии с максимальным значением показателя W выбор сделан в пользу СМПК К589 с СУП.

6. Разработка временной диаграммы функционирования ОВ.

Выполнить рис. 10.4 в масштабе для характеристик:

t_CLK-A=45нс; t_A-F=20нс; t_F-Х=52нс; t_Х-С=20нс;

t_CY-C0=25нс; t_F1-CLK=15нс; t_WP=30нс.

3.2. Задача №2

Формулировка задачи №2

Разработать структурную, функциональную и принципиальную электрические схемы ОБ СМП.