СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОМОЩИ В ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЫПОЛНИМОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО УЗЛА
METHOD AND APPARATUS FOR ASSISTING IN DETERMINING FEASIBILITY OF ELECTRONIC NODE

Настоящее изобретение касается разработки электронных узлов и, в частности, способа и устройств для помощи в определении выполнимости электронного узла.
Cetnral Processing Unit
Random Access Memory
В рамках настоящего изобретения изучение выполнимости электронного узла состоит в определении, возможно ли решить сложное уравнение, учитывающее большое число критериев, таких как физические размеры, электрические параметры, сроки изготовления или стоимость. Проектирование электронных узлов, таких как сборки из нескольких электронных плат, как правило, основано на опыте разработчиков, полученном, исходя из предыдущих достижений и из экспериментального анализа. На фиг. 1 показан пример электронной системы 100, содержащей два подузла 105-1 и 105-2, при этом каждый подузел содержит одну или несколько функций. Как показано в этом примере, подузел 105-1 содержит три функции 110-1, 110-2 и 110-3. Электронная система 100 может быть, например, вычислителем управления полетом, содержащим несколько электронных плат, соответствующих подузлам, при этом для выполнения функций каждая электронная плата содержит электронные модули, такие как вычислительные блоки ( или CPU) и модули памяти( или RAM).
В настоящее время разработчики электронных узлов не располагают инструментами, помогающими им производить оценку «выполнимости» электронного узла и подузлов, которые могут входить в состав этого узла. Поэтому, поскольку накопленный опыт не систематизирован, способность быстрого реагирования на первоначальный анализ выполнимости и на его итерации, а также надежность результатов не удовлетворяют ожиданиям и потребностям современных внедренческих программ.
Для оптимизации циклов разработки, например, при разработке вычислителей управления полетом, содержащих несколько электронных плат, каждая их которых имеет много электронных функций, необходимо быстро и надежно реагировать на этапах аванпроектов или предварительного проектирования электронного узла. Поэтому необходимо учитывать накопленный опыт иерархического проектирования и повторного использования и при помощи «простой» функции включаться в процесс разработки и входить в электронную информационную систему разработки и в ее базы данных.
Таким образом, существует потребность в быстрой и надежной оценке «физической» выполнимости (простой виртуальный прототип) электронного узла, состоящего из электронных подузлов, с использованием опыта предыдущих программ и перспективных исследований.
Изобретение позволяет решить, по меньшей мере, одну из вышеуказанных задач.
В связи с этим объектом изобретения является способ для компьютера для анализа выполнимости электронного узла, содержащего, по меньшей мере, один подузел, при этом способ отличается тем, что содержит следующие этапы:
- определение функциональной архитектуры электронного узла, содержащего список функций, при этом список функций содержит, по меньшей мере, одну функцию;
- получение характеристик функций;
- определение числа подузлов;
- распределение функций из списка функций по подузлам;
- определение характеристик подузлов; и
- анализ электронного узла.
Таким образом, целью способа в соответствии с настоящим изобретением является усовершенствование процесса разработки электронного узла за счет быстрого и точного анализа распределения функций на уровне каждого из подузлов. Анализ производят по всем существенным параметрам, содержащимся в повторно используемых библиотеках компонентов и функций.
Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет использовать приобретенный опыт для быстрого анализа прогнозируемой «физической» выполнимости новой электронной потребности. Он позволяет также интегрировать изучение выполнимости в методологический процесс и в Электронную Информационную систему разработки. Он позволяет добавлять дополнительные функциональные возможности и учитывать эволюцию параметров функций за счет проверки обратным прослеживанием программы, обеспечивая доводку показателей анализа и накопление опыта.
Согласно частному варианту выполнения, характеристики функций вводятся в базу данных с целью использования накопленного опыта.
Согласно частному варианту выполнения, способ дополнительно содержит этап для определения выполнимости электронного узла для предоставления пользователю точной информации на основании анализа электронного узла. Этот результат анализа можно также использовать на этапе разработки для подтверждения электронного узла без систематического вмешательства пользователя, в частности, вследствие изменения параметра.
Согласно частному варианту выполнения, способ содержит этап изменения функциональной архитектуры, числа подузлов, распределения функций по подузлам или характеристик подузлов, при этом после изменения этап анализа электронного узла повторяют. Согласно этому варианту выполнения, пользователь может адаптировать параметры электронного узла для анализа поведения выполнимости этого электронного узла, не прибегая к повторному рассмотрению всех элементов.
Согласно частному варианту выполнения, способ в соответствии с настоящим изобретением содержит этап определения числа соединителей на подузел и этап выбора характеристик соединителей. Кроме того, способ в соответствии с настоящим изобретением может также содержать этап изменения числа соединителей на подузел или характеристик соединителей, при этом после изменения этап анализа электронного узла повторяют.
В частном варианте выполнения характеристики функций, соединителей и подузлов содержат физические характеристики, электрические характеристики или характеристики, связанные со сроками и стоимостью производства.
Согласно частному варианту выполнения, этап анализа электронного узла содержит этап оценки ограничений, связанных с характеристиками функций, соединителей и подузлов.
Согласно частному варианту выполнения, этап анализа электронного узла содержит этап сравнения оцененных ограничений с данными, введенными пользователем.
Согласно частному варианту выполнения, этап сравнения оцененных ограничений с данными, введенными пользователем, содержит применение заранее определенных правил для обеспечения адаптивности и изменяемости способа по отношению к частным и будущим требованиям.
В частном варианте выполнения интерфейс пользователя представляет собой тип расчетного листа. Согласно частному варианту выполнения, первый расчетный лист связывают с функциональной архитектурой электронного узла, а второй расчетный лист связывают с каждым подузлом. Использование расчетных листов обеспечивает простое, быстрое, четкое и эффективное применение способа в соответствии с настоящим изобретением.
Согласно частному варианту выполнения, функции могут состоять из элементарных функций. Использование функций, основанных на других функциях, обеспечивает быстрое применение способа в соответствии с настоящим изобретением и облегчает обновление параметров функций.
Объектом изобретения является также устройство для анализа выполнимости электронного узла, содержащего, по меньшей мере, один подузел, имеющий, по меньшей мере, одну функцию, при этом устройство содержит средства, выполненные с возможностью осуществления каждого из этапов описанного выше способа.
Объектом изобретения является также компьютерная программа для анализа выполнимости электронного узла, содержащего, по меньшей мере, один подузел, имеющий, по меньшей мере, одну функцию, при этом компьютерная программа содержит средства, выполненные с возможностью осуществления каждого из этапов описанного выше способа.
Другие преимущества, задачи и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 схематично представляет строение электронного узла.
Фиг. 2 иллюстрирует некоторые этапы способа помощи в определении выполнимости электронного узла в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 представляет собой пример каталога, связанного с частной функциональной архитектурой электронного узла.
Фиг. 4 показывает пример описательной учетной карточки, связанной с подузлом электронного узла, а также результатов анализа, относящегося к этому подузлу.
Фиг. 5 иллюстрирует обобщенный вид электронного узла.
Способ в соответствии с настоящим изобретением для анализа выполнимости электронного узла можно применять отдельно для быстрой оценки выполнимости электронного узла, например, на этапе аванпроекта. В более широком применении способ в соответствии с настоящим изобретением можно интегрировать в цикл предварительного проектирования электронного узла или электронного подузла в рамках цеха электронного проектирования. Этот способ, выполняемый до этапа определения функциональной архитектуры оборудования, позволяет отклонять материальные требования по спецификации.
Способ в соответствии с настоящим изобретением анализирует архитектуру, определенную пользователем по заранее определенной совокупности параметров, для указания выполнимости или невыполнимости этой архитектуры. Результат анализа можно использовать в качестве показателя в цикле разработки. Этот результат содержит указание на успех или неудачу и может также содержать указания, связанные с анализом каждого параметра. Если результат анализа показывает, что архитектура не может быть реализована, способ позволяет изменить определенную архитектуру и еще раз сделать анализ выполнимости. Если архитектура может быть реализована, отчет об анализе можно использовать для осуществления новых тестов, например, для подтверждения надежности работы (SDF) выбранной архитектуры.
Таким образом, способ анализа выполнимости представляет собой средство помощи в проектировании электронного узла и/или электронного(ых) подузла(ов). Он позволяет оценить и подтвердить физическое распределение функций на уровне подузлов на основании функциональной архитектуры электронного узла в зависимости от ограничений, накладываемых пользователем, и сведений, получаемых из библиотек данных.
Оценку и подтверждение осуществляют путем анализа параметров, извлеченных из этих библиотек или баз данных, с учетом ограничений, выдвигаемых пользователем. Подтверждение касается заранее определенной совокупности параметров и выражает, таким образом, совокупность требований.
Для анализа используют, например, следующие параметры:
- число соединений;
- площадь;
- высота;
- потребляемая мощность для каждого применяемого напряжения;
- надежность (Mean Time Between Failures (среднее время между отказами) или MTBF);
- время поставки; и
- стоимость компонентов.
На фиг. 2 представлены некоторые этапы способа помощи в определении выполнимости электронного узла. На первом этапе 200 пользователь функционально определяет архитектуру электронного узла, выполнимость которого должна быть проанализирована. Для этого пользователь определяет все функции, составляющие электронный узел. Можно использовать несколько типов функций, например, таких как элементарные функции (FE) и функции функций (FF), при этом функции функций состоят из нескольких элементарных функций. Все функции (FE и FF) хранятся в одной или нескольких базах данных 205. Когда функцию функций вводят в базу данных 205, ее параметры оценивают по параметрам, связанным с элементарными функциями, которые она использует. Когда параметр элементарной функции меняется, предпочтительно происходит автоматическая переоценка параметров функций функций (FF), использующих эту элементарную функцию. В дальнейшем тексте описания термином «функция» будут в равной степени обозначаться элементарные функции и функции функций. Например, функция может соответствовать операции, выполняемой одним или несколькими электронными компонентами, или операции, выполняемой частью электронного компонента. Функциональная архитектура хранится в каталоге, представляющем собой список функций. Если архитектура содержит несколько функций одного типа, список содержит число этих функций. Предпочтительно каталог создают для каждой архитектуры.
Следующий этап состоит в получении параметров функций определенной архитектуры (210), и эти параметры, связанные с каждой функцией, хранятся в базе данных 205. Параметры, связанные с функциями, могут содержать их площадь, их высоту, потребляемую мощность, их надежность, время поставки и их стоимость. В предпочтительном варианте выполнения число соединений каждой функции с другой функцией или с соединителем подузла тоже входит в число параметров. Параметры функций автоматически импортируются из базы данных в каталог, созданный на предыдущем этапе.
На следующем этапе пользователь указывает число подузлов анализируемого электронного узла (этап 215). Подузел определяют как физическую часть анализируемого электронного узла. Выбор числа подузлов может зависеть от физических ограничений или от других ограничений, известных пользователю. В предпочтительном варианте выполнения каждый подузел обозначают единой ссылкой, такой как номер. Ссылки на подузлы добавляют в ранее созданный каталог. Предпочтительно для каждого подузла создают сводную учетную карточку.
back plane
wireless
Определив число подузлов, предпочтительно пользователь указывает число соединителей каждого подузла (этап 220). Соединителем является модуль соединения, позволяющий электрически соединять два подузла или позволяющий электрически соединять подузел со средой, в которую его помещают, например, с объединительной задней панелью блочного каркаса или . В альтернативном варианте объединительную заднюю панель можно рассматривать как подузел, содержащий соединители с другими подузлами и, в случае необходимости, соединитель с внешней средой. Беспроводное соединение или  тоже считается соединителем. Каждый подузел может иметь столько соединителей, сколько это необходимо для установления сообщения с другими подузлами или с внешней средой. Ссылки на соединители добавляют в каталог и связывают с соответствующими подузлами, а также в соответствующие сводные учетные карточки подузлов.
Пользователь распределяет функции по подузлам (этап 225). Все функции созданного каталога распределяют по ранее определенным подузлам. Для каждой функции каталога пользователь указывает ссылку подузла, которому ее распределили. Предпочтительно для каждого соединения каждой функции каталога пользователь указывает также соединитель или функцию, с которой должно быть связано соединение. Ссылки функций, хранящиеся в каталоге, связывают с каждым подузлом, а также помещают в соответствующие сводные учетные карточки подузлов.
На следующем этапе пользователь определяет физические характеристики каждого соединителя каждого подузла (этап 230). Физическими характеристиками соединителя могут быть, например, число соединений, габарит и вариант крепления соединителя (оборотная или лицевая сторона подузла). Предпочтительно физические характеристики каждого соединителя сохраняются в соответствующих сводных учетных карточках подузлов, к которым они относятся.
Пользователь определяет также характеристики подузлов, в частности, физические и электрические характеристики (этап 235). Например, физические и электрические характеристики подузла могут содержать площадь, используемую технологию трассировки, напряжение, подаваемое на уровне подузла, стоимость или его надежность. В частном варианте выполнения в зависимости от функций и соединителей, связанных с подузлами, пользователю могут предлагаться некоторые рекомендации. Например, по площади каждой функции и каждого соединителя может предлагаться выбор минимальной площади с учетом коэффициента, связанного с трассировкой. Предпочтительно физические и электрические характеристики каждого подузла хранятся в соответствующих сводных учетных карточках подузлов.
На основании информации, определенной пользователем, и информации, полученной из базы данных 205, система анализирует выполнимость электронного узла (этап 240). Анализ выполнимости электронного узла осуществляют по критерию, при этом электронный узел является выполнимым, если выполняются все критерии. Каждый критерий связан с одним или несколькими заранее определенными параметрами. Во время этапа анализа оценивают каждый критерий для каждого подузла. Если все критерии всех подузлов удовлетворены, электронный узел является выполнимым. Если же, по меньшей мере, один критерий, по меньшей мере, одного подузла не удовлетворен, электронный узел не является выполнимым. Предпочтительно создают отчет об анализе. Отчет об анализе указывает, удовлетворены критерии или нет, и, если некоторые критерии не удовлетворены, то какие критерии не удовлетворены и для каких подузлов эти некоторые критерии не удовлетворены. Кроме того, отчет об анализе может содержать обобщенные указания по значениям параметров электронного узла и его подузлов, а также запасы относительно значений, первоначально введенных пользователем. Например, обобщенный отчет может указывать мощность электронного узла, его размер и стоимость.
В зависимости от результатов анализа и от потребностей пользователь может изменить электронный узел (этап 245). Пользователь определяет, что именно он хочет изменить (этап 250), и осуществляет соответствующие изменения. Например, он может изменить функциональную архитектуру электронной системы, число подузлов, число соединителей, распределение функций в подузле, выбор соединителей и физических характеристик подузлов. После внесения изменений описанный выше процесс возобновляют на соответствующем этапе. Если, например, пользователь изменяет физические характеристики соединителей (этап 230), система запрашивает его о подтверждении физических характеристик подузлов или о введении новых значений (этап 235), затем система анализирует электронный узел (этап 240). После этого пользователь может опять изменять электронный узел (этапы 245 и 250).
На фиг. 3 показан пример каталога, связанного с частной функциональной архитектурой. Как показано на фигуре, каталог 300 может быть разделен на несколько частей. Первая часть 305 содержит заголовки столбцов. Вторая часть 310 хранит в памяти число подузлов и число соединителей на подузел. Третья часть 315 содержит список используемых функций, их число, их характеристики и их распределение по разным подузлам.
Как указано во второй части 310, архитектура согласно представленному примеру содержит три подузла, при этом каждый подузел (SE) имеет только один соединитель.
Каждая строка третьей части 315 соответствует отдельной функции. В примере, представленном на фиг. 3, столбцы сгруппированы по категориям. Например, четыре первых столбца содержат данные, связанные с функциями. В частности, первый столбец содержит тип функции, второй столбец содержит число каждой из функций, используемых в архитектуре, третий столбец содержит обозначение каждой функции, и четвертый столбец содержит ссылку каждой функции.
Точно так же, вторая группа столбцов содержит данные, связанные с габаритом функции, третья группа столбцов содержит данные, связанные с электрическими характеристиками функций, и четвертая группа столбцов содержит различные данные, такие как число соединений или надежность.
Три последние группы столбцов содержат информацию, связанную с подузлами. Например, последняя группа столбцов указывает число каждой из функций для третьего подузла (SE 3) и число соединений для каждой из функций и для каждого из соединителей третьего подузла. Следует напомнить, что в этом примере для каждого подузла используют только один соединитель.
Каталог 300 создают, когда пользователь определяет новую архитектуру. Параметры, связанные с функциями, поступают из базы данных функций. Каталог пополняется по мере того, как пользователь вводит данные, относящиеся к архитектуре, связанной с каталогом, как указано со ссылкой на фиг. 2.
Естественно, каталог, показанный на фиг. 3, является всего лишь примером, и для осуществления изобретения можно использовать другие формы каталогов.
2
-10
На фиг. 4 показан пример сводной учетной карточки 400 подузла электронного узла 100. Как показано на фигуре, сводная учетная карточка 400 содержит несколько групп данных, при этом некоторые данные вводит пользователь, а другие автоматически вычисляет и вводит система. В этом примере поля блоков 410 и 415 можно редактировать, что позволяет пользователю вводить значения. В частности, сводная учетная карточка 400 содержит ссылку 405 подузла (SE 1), к которому относится карточка. Она содержит также ссылки соединителей этого подузла, а также параметры, связанные с этими соединителями (индекс 410). Каждая строка этого блока данных относится к отдельному соединителю. Параметры каждого соединителя вводит пользователь. Среди параметров указывают площадь (SR) с лицевой стороны соединителя, его площадь (SV) с оборотной стороны, его высоту (HR) с лицевой стороны и его высоту (HV) с оборотной стороны. В учетной карточке 400 указаны также данные, касающиеся места нахождения этих соединителей, например, 1 указывает сторону компонента, а n указывает сторону пайки, и могут быть указаны внутренние номера или номера поставщиков. В этом примере подузел SE 1 содержит только один соединитель, имеющий площадь 48 мм с лицевой стороны и нулевую высоту. Этот соединитель содержит восемь соединений; он характеризуется надежностью, определяемой по умолчанию и равной λ=4,00.10. В этом примере время, остающееся до производства (ТА), и стоимость не указаны, так как они не считаются существенными параметрами.
Кроме того, учетная карточка содержит общие характеристики 415, связанные с подузлом и введенные пользователем, такие как площадь (площадь печатной схемы), технология изготовления и трассировки, толщина подузла и высота, используемая со стороны «компонентов» и со стороны «пайки». В этом примере по умолчанию предложены пять напряжений. Эти напряжения являются внешними напряжениями (Е), то есть выдаваемыми электронным узлом, или внутренними (I), то есть выдаваемыми подузлом. В качестве примера предложены пять внешних напряжений. Указаны также срок службы подузла, время, остающееся до производства, и его конечная стоимость изготовления, то есть сумма, выделяемая для этого подузла.
Сводная учетная карточка 400 показывает также размеры 420 подузла. Эти размеры получают в результате анализа и главным образом определяют на основании функций подузла и технологии его изготовления. Осуществляют распределение функций по напряжению для определения потребления тока и мощности, потребляемой всеми функциями подузла (группа 425). Например, как указано в каталоге, показанном на фиг. 3, подузел SE 1 содержит две функции, использующие напряжение 3,3 В, и две функции, использующие напряжение 5В. Поскольку две функции используют напряжение 5 В с потреблением 0,93 мА, следовательно получают потребление тока 1,86 мА, как указано в карточке. Группа 430 показывает число соединений на соединитель, и в данном случае единственный соединитель содержит восемь соединений, а также надежность, время поставки и стоимость производства подузла, причем оценку этих параметров производят по соответствующим параметрам каждой функции подузла. Ниже в описании подробно будет представлено вычисление параметров блоков 420, 425 и 430.
Блоки 435, 440 и 445 показывают соотношения и запасы ресурсов, используемых подузлом и оцениваемые в соответствии с функциями, распределенными на подузле, относительно имеющихся в наличии ресурсов, как их определил пользователь. В частности, блок 435 показывает в процентном выражении используемую площадь, габарит, то есть толщину схемы, к которой добавляют высоту самых высоких компонентов с лицевой стороны и с оборотной стороны, и запас высоты со стороны «компонентов» и со стороны «пайки, то есть разность между имеющейся высотой и расчетной высотой. Точно так же для каждого имеющегося в наличии напряжения блок 440 показывает соотношение между используемой мощностью и располагаемой мощностью. Блок 445 показывает используемый кредит, соответствующий соотношению между стоимостью, определенной для подузла, и суммой, выделяемой для этого подузла.
Выполнимость подузла указана в ячейке 450. Если подузел является выполнимым, появляется указание «да». В противном случае появляется указание «нет». Можно использовать также другие типы указаний.
Сводные учетные карточки 400 содержат обобщение для каждого подузла по функциям, распределенным на этих подузлах, и данные, связанные с подузлами и введенные пользователем. Естественно, формат и данные соответствующих учетных карточек подузлов можно адаптировать в зависимости от специфических нужд пользователей.
2
2
В предпочтительном варианте выполнения учетные карточки подузлов используют цветовой код (не показан), позволяющий быстро визуально определить в каждой учетной карточке подузла, удовлетворены критерии или нет. Например, фон данных может быть зеленым, если данные подтверждены, и красным, если данные не подтверждены. Если, например, площадь подузла составляет 1,000 мм, а площадь, рассчитанная в соответствии с функциями подузла и технологией трассировки, составляет 1,050 мм, фон ячейки, показывающей расчетную площадь, окрашивается в красный цвет.
Оценку каждой характеристики каждого подузла производят в соответствии с информацией, связанной с каждой устанавливаемой функцией, и в соответствии с данными, введенными пользователем. Например, вычисление необходимой площади подузла со стороны компонентов можно произвести по следующему отношению:
,
где SurfR обозначает площадь с лицевой стороны подузла, то есть со стороны компонентов, Nb_F(i) соответствует числу функций F(i), установленных в подузле, SurfR_F(i) является площадью с лицевой стороны функции F(i), SurfR_C(j) является площадью с лицевой стороны соединителя C(j), α является коэффициентом мажорирования, связанным с технологией изготовления (влияние трассировки) подузла, и Surf_ID является площадью, необходимой для идентификации подузла.
Точно так же, вычисление необходимой площади подузла со стороны пайки можно произвести по следующему отношению:
,
где SurfV обозначает площадь с оборотной стороны подузла, то есть площадь со стороны пайки, Nb_F(i) соответствует числу функций F(i), установленных в подузле, SurfV_F(i) является площадью с оборотной стороны функции F(i), SurfV_C(j) является площадью с оборотной стороны соединителя C(j), α является коэффициентом мажорирования, связанным с технологией изготовления подузла.
Коэффициент мажорирования α определяют в зависимости от выбранной технологии. Нижеследующая таблица иллюстрирует пример связи между коэффициентом мажорирования, технологическими параметрами и площадью, предназначенной для установки функции.
<b>Технология трассировки</b>
<i>Технология А</i>
<i>Технология В</i>
<i>Технология С</i>
<b>Мажорирование площади</b> (по площади S функции)
S>1/2дм<sup>2</sup>: α=20%1/4дм<sup>2</sup><S<1/2дм<sup>2</sup>:α=25%S<1/4дм<sup>2</sup>: α=30%
S>1/2дм<sup>2</sup>: α=15%1/4дм<sup>2</sup><S<1/2дм<sup>2</sup>:α=20%S<1/4дм<sup>2</sup>: α=25%
S>1/2дм<sup>2</sup>: α=13%1/4дм<sup>2</sup><S<1/2дм<sup>2</sup>:α=18%S<1/4дм<sup>2</sup>: α=22%
класс 5 (травление)Δпластинка/отверстие: 0,7 мм12 слоев
класс 5 (сверление+травление)Δпластинка/отверстие: 0,5 мм12 слоев
класс 6межслойные микропереходы
Высоту подузла со стороны компонента можно вычислить по следующему отношению:
,
где HautR является высотой подузла со стороны компонента, HautR_F(i) является высотой функции F(i) со стороны компонента, и HautR_C(j) является высотой соединителя C(j) со стороны компонента.
Точно так же высоту подузла со стороны пайки можно вычислить по следующему отношению:
,
где HautV является высотой подузла со стороны пайки, HautV_F(i) является высотой функции F(i) со стороны пайки, и HautV_C(j) является высотой соединителя C(j) со стороны пайки.
Потребление тока по каждому из напряжений можно вычислить при помощи следующего отношения:
,
где Courant(i) является потребляемым током при напряжении i, Nb_F(j) соответствует числу функций F(j), установленных в подузле, и Courant_F(j) является током, потребляемым функцией F(j) при напряжении i.
Потребляемую мощность можно вычислить при помощи следующего отношения:
,
где P_eff_SE является действительной мощностью, потребляемой подузлом, Nb_F(i) соответствует числу функций (F(i), установленных в подузле, и P_eff_F(i) является действительной мощностью, потребляемой функцией F(i).
Надежность или MTBF можно вычислить при помощи следующего отношения:
,
где MTBF_SE является надежностью подузла, Nb_F(i) соответствует числу функций F(i), установленных в подузле, λ_F(i) является обратной величиной надежности функции F(i), λ_C(j) является обратной величиной надежности соединителя C(j), и λ_CSE является обратной величиной надежности схемы подузла (MТBF=1/λ).
Время поставки Temps_SE можно оценить при помощи следующего отношения:
,
где Temps_F(i) является временем поставки компонента, позволяющего установить функцию F(i), и Temps_C(j) является временем поставки соединителя C(j).
Стоимость производства Coût_SE можно вычислить при помощи следующего отношения:
,
где Nb_F(i) соответствует числу функций (F(i), установленных в подузле, Coût_F(i) является стоимостью функции F(i), Coût_C(j) является стоимостью соединителя C(j), Coût_ci является стоимостью схемы, Coût_unité_surface является стоимостью единицы площади схемы, Surface-circuit-dispo является имеющейся в наличии площадью схемы подузла, и Coût_А_Т является стоимостью сборки и тестирования подузла.
Используя характеристики, полученные, например, при помощи вышеуказанных отношений, можно определить соотношения и запасы относительно первоначальных требований, определенных пользователем. Например, соотношение между площадью, используемой функциями и соединителями, и площадью, определенной пользователем, можно выразить следующим отношением:
Общий габарит по высоте подузла можно определить при помощи следующего отношения:
,
где Epaisseur_circuit является толщиной схемы подузла.
Запас Marge-HautR высоты с лицевой стороны и запас Marge_HautV высоты с оборотной стороны можно вычислить при помощи следующих отношений:
,
где HautR_dispo и HautV_dispo являются значениями имеющейся в наличии высоты соответственно с лицевой стороны и с оборотной стороны подузла.
Соотношение Ratio_Puissance используемой мощности по отношению к имеющейся в наличии мощности Puissance_dispo для каждого напряжения можно вычислить при помощи следующего отношения:
Соотношение Ratio_crédit расчетной стоимости подузла и стоимости Coût_objectif, определенной пользователем, можно оценить при помощи следующего отношения:
Для определения выполнимости узла пользователь определяет правила, которые должны быть удовлетворены. Этими правилами могут быть, например:
- Ratio_surface<85%
- Marge_HautR>0
- Marge_HautV>0
- Ratio-puissance<100% (для каждого напряжения)
- MТBF>MTBF желаемая
- Время<желаемого времени
- Ratio-crédit<100%
Если один из этих критериев не удовлетворен, подузел считается невыполнимым.
На фиг. 5 показано обобщение 500 электронного узла 100. Первая ячейка 505 дает ширину корпуса электронного узла. Эту ширину определяют габаритом каждого узла и зазором между подузлами. Обобщение 500 электронного узла 100 указывает также характеристики имеющихся источников питания (ссылка 510), соответствующие сумме характеристик имеющихся источников питания каждого подузла, и общую имеющуюся мощность (ссылка 515). Обобщение 500 электронного узла 100 указывает также характеристики действительно используемых источников питания (ссылка 520), соответствующие сумме характеристик источников питания, действительно используемых каждым подузлом, и общую потребляемую мощность (ссылка 525). Обобщение 500 электронного узла 100 указывает также надежность (ссылка 530) или MTBF, определяемую по надежности каждого подузла (λ электронного узла равна сумме λ подузлов), время поставки (ссылка 535), соответствующее наиболее длительному времени поставки каждого подузла, и стоимость производства (ссылка 540), соответствующая сумме стоимостей производства каждого подузла.
Данные обобщения 500 электронного узла можно определить по следующим отношениям:
,
где l является шириной электронного узла, Encombement_SE(i) является габаритом подузла i, Nb_SE является числом подузлов, и Jeu_cartes является расстоянием между двумя подузлами. По умолчанию Jeu_cartes может быть равным 2 мм;
,
где P_dispo(i) является имеющейся в наличии мощностью электронного узла для напряжения i, P_dispo_SE(i,j) является имеющейся в наличии мощностью для напряжения i и подузла j, и P_dispo является имеющейся в наличии мощностью для электронного узла;
,
где P_eff(i) является действительной мощностью электронного узла для напряжения i, P_eff_SE(i,j) является действительной мощностью для напряжения i и подзузла j, и P_eff является действительной мощностью электронного узла;
,
где MTBF является надежностью электронного узла, и MTBF_SE(i) является надежностью электронного подузла i;
,
где Temps является временем поставки электронного узла, и Temps_SE(i) является временем поставки подузла i; и
,
где Coût является стоимостью электронного узла, Coût_SE(i) является стоимостью подузла i, и Coût-Packaging является стоимостью упаковки (которой по умолчанию можно пренебречь) электронного узла.
В частном примере применения изобретение вводят в расчетные листы при помощи прикладной программы типа составителя таблиц, такой как Microsoft Excel или Lotus 1-2-3 (Excel является товарным знаком Microsoft, а Lotus 1-2-3 является товарным знаком International Business Machine Corporation). В таком варианте выполнения таблицы, соответствующие фиг. 3, 4 и 5, выполняют, используя этот составитель таблиц. Отношения, позволяющие оценивать характеристики подузлов и электронного узла, а также определять выполнимость подузлов и электронного узла, запрограммированы непосредственно в этом составителе таблиц.
Таким образом, описанный способ можно применять на этапе предварительной разработки с целью:
- распределения функций по различным подузлам,
- определения размеров подузлов,
- распределения мощностей, потребляемых разными подузлами, по отношению к предоставляемым мощностям.
Это решение имеет много преимуществ, среди которых можно указать следующие:
- использование приобретенного опыта для быстрого анализа прогнозируемой «физической» выполнимости новой электронной потребности;
- интегрирование изучения выполнимости в методологический процесс и Информационную Электронную систему разработки;
- возможность добавления дополнительных функций; и
- учет эволюции параметров функций за счет возврата опыта программы, позволяющего производить доводку показателей анализа и накопление опыта.
Естественно, чтобы удовлетворять специфические запросы, квалифицированный специалист в области проектирования электронных узлов сможет внести изменения в представленное выше описание.