Проблемы компоновки вычислительного комплекса

Эльбрус3М1 в конструктиве Compact-PCI

Научный руководительНаучный руководитель: : Каре Юлий АнатольевичКаре Юлий Анатольевич

Московский Физико-Технический ИнститутМосковский Физико-Технический Институт

Шмаев Виктор БорисовичШмаев Виктор Борисович112 группа112 группа

ЗАО МЦСТЗАО МЦСТ

Исходные требования

Формат: Формат: Compact PCICompact PCI ((6U6U + + возможный минимум по высоте)возможный минимум по высоте)

Полная (максимальная) совместимость Полная (максимальная) совместимость по прошивкам ПЛИС с комплексом Эльбрус3М1по прошивкам ПЛИС с комплексом Эльбрус3М1

Большое количество интерфейсных разъёмов различных типов Большое количество интерфейсных разъёмов различных типов ((Com x2, LPT, Mouse, Keyboard, USB x2, 2 PCI-mezzanine Cards,Com x2, LPT, Mouse, Keyboard, USB x2, 2 PCI-mezzanine Cards, поддержка поддержка Compact PCI Compact PCI модулей, модулей, ATA x2, Floppy, LVDSATA x2, Floppy, LVDS))

1/10

Образец конструктива Образец конструктива Compact_PCICompact_PCI

Проблемы проектирования комплекса:

Проблемы компоновкиПроблемы компоновки,, ограничения на длину шины ограничения на длину шины PCIPCI;;

Необходимость размещения большого количества Необходимость размещения большого количества интерфейсных разъёмов;интерфейсных разъёмов;

Выбор базовых конструктивных элементов с Выбор базовых конструктивных элементов с минимальными габаритами;минимальными габаритами;

Обеспечение нормального температурного режимаОбеспечение нормального температурного режима..

2/10

Необходимость размещения большого количества компонентов Необходимость размещения большого количества компонентов комплекса в ограниченных конструктивных габаритахкомплекса в ограниченных конструктивных габаритах

Проблема ограниченных габаритовПроблема ограниченных габаритов

Формат ячеек Формат ячеек Compact-PCI Compact-PCI 160*233.35 мм приводит к 160*233.35 мм приводит к необходимости разделения комплекса на две части.необходимости разделения комплекса на две части.

330*304 330*304 мммм, 16 , 16 слоёвслоёв 160*233.4160*233.4 мммм толщинатолщина 1.6 ± 0.2мм1.6 ± 0.2мм, 12 , 12 слоёвслоёв

3/10

PCI BUS

SY

ST

EM

UN

IT

BA

CK

PL

AN

E

PR

OC

UN

IT

CP

CI U

NIT

BA

CK

PL

AN

E

BA

CK

PL

AN

E

PCI BUS

PC

I – CP

CI

BR

IDG

E

CPCI

CPCI

CPCIC

PC

I UN

IT

BA

CK

PL

AN

E

CPCI

Me

zon

ine

PC

I

SO

UT

H

BR

IDG

E

PCI BUS

PCI CLOCK

CPCI CLOCK4HP8HP

4HP4HP

6U

220

Me

zon

ine

PC

I

CPCI

Структурная схема комплекса4/10

Перекрёстные помехи составляют 500Перекрёстные помехи составляют 500mV mV при пороге 800при пороге 800mVmV

Промоделированное время распространения 7.4нсПромоделированное время распространения 7.4нс

Моделирование шины Моделирование шины PCIPCI5/10

DATA[31:0]

PCI part1

O[M:N]

CLK1CLK

PCI part2

CLK2

I[M:N]

CLK generator + buffer

CLK1CLK1

CLK2CLK2

tclk1,

30 cm

Dinamic Connector

tclk2,

30 cm

tdata,

36.5 cm

tpd

tskew

CLK

Time Base

tsetup,thold

tpd

tdata

2нс

4нс

11нс

8нс

tclk1

tskew

tclk2

-1,9нс

-0,6нс

1,9нс

-2,3нс

+0,6нс

2,3нс

Actual

Required

30-20=10

7

5

0

Delay min max

Dat

aC

lock

Des

t.

Setup Hold

TDATA 6 19

TCLOCK -1 1

Margin 3 5

Предварительный расчёт, основанный на Предварительный расчёт, основанный на предварительной топологии, показал что предварительной топологии, показал что

максимальное время распространения составляет максимальное время распространения составляет 8нс.8нс.

Время распространения сигнала должно быть менее 10нсВремя распространения сигнала должно быть менее 10нс

Проблема размещения разъёмов

Использование Использование переходной платки переходной платки для установки для установки USB USB разъёмов вторым разъёмов вторым уровнемуровнем

Использование Использование SCSI SCSI разъёма для разъёма для вывода вывода второстепенных второстепенных интерфейсовинтерфейсов

Трёхмерное Трёхмерное моделирование и моделирование и расчёт параметров расчёт параметров в в AutoCADAutoCAD

6/10

( Необходимость вывести с системной ячейки на ( Необходимость вывести с системной ячейки на переднюю панель 2 переднюю панель 2 USB, 2 PS/2, 2 COM, LPT + USB, 2 PS/2, 2 COM, LPT + 2 Mezzanine Card2 Mezzanine Card ) )

Выбор базовых конструктивных элементов с Выбор базовых конструктивных элементов с минимальными габаритамиминимальными габаритами

7/10

Переход на память Переход на память MINIDIMM DDR2MINIDIMM DDR2

Использование источников питания горизонтального типаИспользование источников питания горизонтального типа

Использование разъёмов для поверхностного монтажаИспользование разъёмов для поверхностного монтажа

Тепловыделение

Около 80% мощности выделяется процессорной ячейкой.Около 80% мощности выделяется процессорной ячейкой.

Максимально возможное тепловыделение составляет 85ВтМаксимально возможное тепловыделение составляет 85Вт

Горизонтальное Горизонтальное расположение расположение модулей памятимодулей памяти

Использование Использование низкопрофильных низкопрофильных источников питанияисточников питания

Предусмотрена Предусмотрена установка радиаторов установка радиаторов на процессоры и на процессоры и ПЛИС.ПЛИС.

Произведён расчёт Произведён расчёт необходимого необходимого воздушного потокавоздушного потока(0.5 м³(0.5 м³//мин)мин)

8/10

Ход проектирования и результаты моделированияХод проектирования и результаты моделирования

Для получения толщины платы Для получения толщины платы << 1.81.8ммммсокращено число слоёв до 12.сокращено число слоёв до 12.

Переход на проводники шириной 100мкм Переход на проводники шириной 100мкм (зазор 150мкм).(зазор 150мкм).

Выполнена трассировка печатных плат.Выполнена трассировка печатных плат.

Проведено моделирование целостности Проведено моделирование целостности сигналов процессорных шин и сигналов сигналов процессорных шин и сигналов DDR2DDR2::

пер.помехапер.помеха запасзапасDDR2 Address : 257mVDDR2 Address : 257mV 400mV400mVDDR2 DataDDR2 Data : 320mV : 320mV 330mV330mVCPU-DCUCPU-DCU : 318mv : 318mv 480mV480mVDCU-CPUDCU-CPU : 460mV : 460mV 340mV340mVCPU-SCUCPU-SCU : 140mV : 140mV 660mV660mVSCU-DCUSCU-DCU : 132mV : 132mV 668mV668mVPCIPCI : 500mV : 500mV 300mV300mV

++

9 /10

Заключение

Спроектирована структурная схема комплексаСпроектирована структурная схема комплекса

Выбраны конструктивные элементы комплексаВыбраны конструктивные элементы комплекса

Проведено моделирование и анализ на целостность сигналовПроведено моделирование и анализ на целостность сигналов

Создана принципиальные электрические схемы модулей комплексаСоздана принципиальные электрические схемы модулей комплекса

Спроектированы печатные платы модулейСпроектированы печатные платы модулей

Спроектированы механические элементы комплексаСпроектированы механические элементы комплекса

В данный момент платы комплекса находятся в производствеВ данный момент платы комплекса находятся в производстве

В результате проделанной работыВ результате проделанной работы::

10/10

Ваши вопросы?