Проблемы компоновки вычислительного комплекса Эльбрус3М1 в конструктиве Compact-PCI

Исходные требования
Формат: Compact PCI
(6U + возможный минимум по высоте)
Полная (максимальная) совместимость
по прошивкам ПЛИС с комплексом Эльбрус3М1
Большое количество интерфейсных разъёмов различных типов (Com x2, LPT, Mouse, Keyboard, USB x2, 2 PCI-mezzanine Cards, поддержка Compact PCI модулей, ATA x2, Floppy, LVDS)
1/10
Образец конструктива Compact_PCI

Проблемы проектирования комплекса:
Проблемы компоновки, ограничения на длину шины PCI;
Необходимость размещения большого количества интерфейсных разъёмов;
Выбор базовых конструктивных элементов с минимальными габаритами;
Обеспечение нормального температурного режима.
2/10

Необходимость размещения большого количества компонентов комплекса в ограниченных конструктивных габаритах
Проблема ограниченных габаритов
Формат ячеек Compact-PCI 160*233.35 мм приводит к необходимости разделения комплекса на две части.
330*304 мм, 16 слоёв
160*233.4 мм толщина 1.6 ± 0.2мм, 12 слоёв
3/10

Структурная схема комплекса
4/10

Перекрёстные помехи составляют 500mV при пороге 800mV
Промоделированное время распространения 7.4нс
Моделирование шины PCI
5/10
Предварительный расчёт, основанный на предварительной топологии, показал что максимальное время распространения составляет 8нс.
Время распространения сигнала должно быть менее 10нс

Проблема размещения разъёмов
Использование переходной платки для установки USB разъёмов вторым уровнем
Использование SCSI разъёма для вывода второстепенных интерфейсов
Трёхмерное моделирование и расчёт параметров в AutoCAD
6/10
( Необходимость вывести с системной ячейки на переднюю панель 2 USB, 2 PS/2, 2 COM, LPT +
2 Mezzanine Card )

Выбор базовых конструктивных элементов с минимальными габаритами
7/10
Переход на память MINIDIMM DDR2
Использование источников питания горизонтального типа
Использование разъёмов для поверхностного монтажа

Тепловыделение
Около 80% мощности выделяется процессорной ячейкой.
Максимально возможное тепловыделение составляет 85Вт
Горизонтальное расположение модулей памяти
Использование низкопрофильных источников питания
Предусмотрена установка радиаторов на процессоры и ПЛИС.
Произведён расчёт необходимого воздушного потока
(0.5 м³/мин)
8/10

Ход проектирования и результаты моделирования
Для получения толщины платы < 1.8мм
сокращено число слоёв до 12.
Переход на проводники шириной 100мкм (зазор 150мкм).
Выполнена трассировка печатных плат.
Проведено моделирование целостности сигналов процессорных шин и сигналов DDR2:
пер.помеха запас
DDR2 Address : 257mV 400mV
DDR2 Data : 320mV 330mV
CPU-DCU : 318mv 480mV
DCU-CPU : 460mV 340mV
CPU-SCU : 140mV 660mV
SCU-DCU : 132mV 668mV
PCI : 500mV 300mV
+
9 /10

Заключение
Спроектирована структурная схема комплекса
Выбраны конструктивные элементы комплекса
Проведено моделирование и анализ на целостность сигналов
Создана принципиальные электрические схемы модулей комплекса
Спроектированы печатные платы модулей
Спроектированы механические элементы комплекса
В данный момент платы комплекса находятся в производстве
В результате проделанной работы:
10/10