Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) icon

Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет)



НазваниеМосковский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет)
Дата конвертации16.09.2012
Размер410.84 Kb.
ТипЛабораторная работа
1. /Лабы ПУ/лаба2+.docМосковский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет)

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ РАДИО ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(Технический Университет)




ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА



Лабораторные работы


Группа: ВТ-1-98


Студенты: Годун А., Салазкина Л.


Вариант: 7


Преподаватель: Романов Александр Михайлович


2002 г.


Лабораторная работа 1


Цель работы : Исследование комплекса характеристик быстродействия, надежности и стоимости узла цифровой аппаратуры - процессора ЭВМ, реализованного на БИС, выполненных на кремниевых технологиях различного уровня.


Вариант 7: Тип схемотехники Объем процессора

ЭСЛ 70

КМОП 300


Тип схемотехники

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

Базовый коэф.
дефектности

5

5

5

5

5

Минимальный литографический размер

3

2,5

2

1,5

1,1

Площадь кристала БИС

1

1

1

1

1

Степень интеграции устройства

70

70

70

70

70

Степень интеграции БИС

6944

10000

15625

27778

51653

Рассеиваемая кристалом мощность

0,31

0,64

1,56

4,94

17,08

Задержка на логическом элементе

0,3

0,25

0,2

0,15

0,11

Выход годных кристалов

0,331

0,23

0,131

0,053

0,0167

Стоимость БИС у.е.

70,07

96,52

161,15

380,97

1197,73

Стоимость одного ЛЭ у.е.

0,0101

0,0097

0,0103

0,0137

0,0232

Интенсивность отказов БИС, 1 час.

0,00000458

0,00000467

0,00000484

0,00000525

0,00000616

Число БИС в устройстве штук

11

8

5

4

2

Отдельных АЛУ в устройстве штук

1

1

1

1

1

Рабочая частота процессора МГц

333,33

400

500

666,67

909,09

Время наработки на отказ часов

15589,98

19699,25

27637,64

23410,23

27984,33

Стоимость процессора в у.е.

2312,34

2316,55

2417,24

4571,64

7186,35



















Тип схемотехники

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

Базовый коэф.дефектности

1

1

1

1

1

Минимальный литографический размер

3

2,5

2

1,5

1,1

Площадь кристала БИС

1

1

1

1

1

Степень интеграции устройства

70

70

70

70

70

Степень интеграции БИС

6944

10000

15625

27778

51653

Рассеиваемая кристалом мощность

0,31

0,64

1,56

4,94

17,08

Задержка на логическом элементе

0,3

0,25

0,2

0,15

0,11

Выход годных кристалов

0,768

0,69

0,572

0,398

0,2218

Стоимость БИС у.е.

35,90

38,85

44,77

59,91

99,74

Стоимость одного ЛЭ у.е.

0,0052

0,0039

0,0029

0,0022

0,0019

Интенсивность отказов БИС, 1 час.

0,00000458

0,00000467

0,00000484

0,00000525

0,00000616

Число БИС в устройстве штук

11

8

5

4

2

Отдельных АЛУ в устройстве штук

1

1

1

1

1

Рабочая частота процессора МГц

333,33

400

500

666,67

909,09

Время наработки на отказ часов

15589,98

19699,25

27637,64

23410,23

27984,33

Стоимость процессора в у.е.

1184,79

932,32

671,57

718,94

598,42



















Тип схемотехники

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

ЭСЛ

Базовый коэф.дефектности

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Минимальный литографический размер

3

2,5

2

1,5

1,1

Площадь кристала БИС

1

1

1

1

1

Степень интеграции устройства

70

70

70

70

70

Степень интеграции БИС

6944

10000

15625

27778

51653

Рассеиваемая кристалом мощность

0,31

0,64

1,56

4,94

17,08

Задержка на логическом элементе

0,3

0,25

0,2

0,15

0,11

Выход годных кристалов

0,873

0,824

0,744

0,6055

0,4211

Стоимость БИС у.е.

32,79

34,13

36,72

42,87

57,26

Стоимость одного ЛЭ у.е.

0,0047

0,0034

0,0024

0,0015

0,0011

Интенсивность отказов БИС, 1 час.

0,00000458

0,00000467

0,00000484

0,00000525

0,00000616

Число БИС в устройстве штук

11

8

5

4

2

Отдельных АЛУ в устройстве штук

1

1

1

1

1

Рабочая частота процессора МГц

333,33

400

500

666,67

909,09

Время наработки на отказ часов

15589,98

19699,25

27637,64

23410,23

27984,33

Стоимость процессора в у.е.

1081,91

819,06

550,80

514,46

343,55



















Тип схемотехники

КМОП

КМОП

КМОП

КМОП

КМОП

Базовый коэф.дефектности

5

5

5

5

5

Минимальный литографический размер

3

2,5

2

1,5

1,1

Площадь кристала БИС

1

1

1

1

1

Степень интеграции устройства

300

300

300

300

300

Степень интеграции БИС

50000

72000

112500

200000

371901

Рассеиваемая кристалом мощность

0,29

0,46

0,80

1,63

3,55

Задержка на логическом элементе

3

2,50

2,0

1,5

1,10

Выход годных кристалов

0,331

0,23

0,131

0,053

0,0167

Стоимость БИС у.е.

70,07

96,52

161,15

380,97

1197,73

Стоимость одного ЛЭ у.е.

0,0014

0,0013

0,0014

0,0019

0,0032

Интенсивность отказов БИС, 1 час.

0,00000353

0,00000362

0,00000379

0,00000420

0,00000511

Число БИС в устройстве штук

7

5

4

2

2

Отдельных АЛУ в устройстве штук

1

1

1

1

1

Рабочая частота процессора МГц

33,33

40

50

66,67

90,91

Время наработки на отказ часов

23705,42

30181,91

32610,86

53667,74

38178,83

Стоимость процессора в у.е.

1030,04

1013,49

1353,66

1600,08

5030,45



















Тип схемотехники

КМОП

КМОП

КМОП

КМОП

КМОП

Базовый коэф.дефектности

1

1

1

1

1

Минимальный литографический размер

3

2,5

2

1,5

1,1

Площадь кристала БИС

1

1

1

1

1

Степень интеграции устройства

300

300

300

300

300

Степень интеграции БИС

50000

72000

112500

200000

371901

Рассеиваемая кристалом мощность

0,29

0,46

0,8

1,63

3,55

Задержка на логическом элементе

0,3

2,5

2,0

1,5

1,10

Выход годных кристалов

0,768

0,69

0,572

0,398

0,2218

Стоимость БИС у.е.

35,90

38,85

44,77

59,91

99,74

Стоимость одного ЛЭ у.е.

0,0007

0,0005

0,0004

0,0003

0,0003

Интенсивность отказов БИС, 1 час.

0,00000353

0,00000362

0,00000379

0,00000420

0,00000511

Число БИС в устройстве штук

7

5

4

2

2

Отдельных АЛУ в устройстве штук

1

1

1

1

1

Рабочая частота процессора МГц

33,33

40

50

66,67

90,91

Время наработки на отказ часов

23705,42

30181,91

32610,86

53667,74

38178,83

Стоимость процессора в у.е.

527,77

407,89

376,08

251,63

418,89



















Тип схемотехники

КМОП

КМОП

КМОП

КМОП

КМОП

Базовый коэф.дефектности

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Минимальный литографический размер

3

2,5

2

1,5

1,1

Площадь кристала БИС

1

1

1

1

1

Степень интеграции устройства

300

300

300

300

300

Степень интеграции БИС

50000

72000

112500

200000

371901

Рассеиваемая кристалом мощность

0,29

0,46

0,8

1,63

3,55

Задержка на логическом элементе

3,0

2,5

2,0

1,5

1,1

Выход годных кристалов

0,873

0,824

0,744

0,6055

0,4211

Стоимость БИС у.е.

32,79

34,13

36,72

42,87

57,26

Стоимость одного ЛЭ у.е.

0,0007

0,0005

0,0003

0,0002

0,0002

Интенсивность отказов БИС, 1 час.

0,00000353

0,00000362

0,00000379

0,00000420

0,00000511

Число БИС в устройстве штук

7

5

4

2

2

Отдельных АЛУ в устройстве штук

1

1

1

1

1

Рабочая частота процессора МГц

33,33

40

50

66,67

90,91

Время наработки на отказ часов

23705,42

30181,91

32610,86

53667,74

38178,83

Стоимость процессора в у.е.

481,94

358,34

308,45

180,06

240,48



Графики в приложении.


Процессоры с максимальным отношением рабочей частоты к стоимости.

ЭСЛ


БКД

МЛР

Частота

Стоимость

Отношение

5

2

500

2417,24

0,206

1

1,5

666.67

718,94

0,92

0,5

1,1

909,09

343,55

2,65


КМОП


БКД

МЛР

Частота

Стоимость

Отношение

5

1,5

66,67

1600,08

0,041

1

1,5

66,67

251,63

0,264

0,5

1,1

90.91

240,48

0,378



При МЛР = 1 нет выхода годных кристаллов с пластины.

При уменьшении базового коэф. дефектности увеличивается выход годных кристаллов и уменьшается стоимость БИС, ЛЭ и самого процессора.


ДЕЛОВАЯ ИГРА "МАРКЕТИНГОВЫЕ РЕШЕНИЯ ФИРМ - ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ МИКРОПРОЦЕССОРОВ В УСЛОВИЯХ КОНКУРЕНТНОЙ БОРЬБЫ"

Цель игры:

Игру проводят один или двое (две команды) обучаемых. В случае одного пользователя, он принимает маркетинговые решения за обе участвующие в игре фирмы. Используя для фирм различные маркетинговые стратегии, пользователь по результатам игры оценивает их эффективность, и учиться принимать разумные решения в предлагаемых условиях. Основным режимом деловой игры является взаимодействие двух (двух команд) обучаемых, когда каждый принимает маркетинговые решения за свою фирму. Цель игры для каждого обучаемого в этом случае - выбор эффективной стратегии своей фирмы, обеспе- чивающей захват большей доли рынка и рост доходов фирмы.

На модели рынка в игре конкурируют две фирмы INTEL и AMD. Начальные условия у них одинаковые.

INTEL делает ставку на новые научные разработки, на немедленное создание нового МП с улучшенными характеристиками, который в недалеком будущем завоюет рынок. Поэтому на НИР идут как собственные средства, так и кредиты.

AMD решает расширить производство, выпускать больше МП, тем самым понизить их стоимость и следовательно захватить больший рынок. Поэтому все основные средства деляться между расширением производства и расходами на рекламу. После завоевания рынка и получения достаточной прибыли, будут выделены средства на разработку суперпроцессора.

Применение стратегий фирмами фактически начинается с планирования расходов на третий квартал, поскольку только второй квартал может дать картину текущего состояния дел. Так например в первом квартале чистая прибыль составила 1096, а в следующем квартале только 66. (Если не изменять планирование расходов, то чистая прибыль остается 66 в последующих кварталах, что показывает, что реальное отражение состояния производства с планированием по умолчанию.)

Результат игры:

Фирма INTEL, благодаря вложению денег в перспективные разработки, почти сразу выпустила новый процессор, котрый в совокупности со старым, потеснил конкурирующую фирму AMD. AMD, несмотря на более чем в два раза увеличение производственных мощностей, проиграла, не успев их реализовать, так как старый процессор МП1 уступал новому. Дело не поправила даже попытка продавать МП1 по сниженной цене (38% к себестоимости) и на 9 месяце фирма АМD обанкротилась. INTEL на 9 месяце имела 3651 т.дол. чистой прибыли и долю рынка 33,6 + 25,2% по МП1 и МП2 соответственно.






Лабораторная работа 2



Цель работы : Исследование комплекса характеристик производительности и стоимости компьютера, имеющего иерархическую структуру памяти, включающую кэш память, основную память и внешнюю ЗУ. В процессе исследования учитываются параметры выполняемой компьютером задачи.

Бригада 7: Число независимых переменных n 25

Параметр k 40

Стоимость вычислений p 105

1) Используя первый раздел меню "Оценка характеристик задачи" провести оценку длительности выполнения программы, определяемую числом циклов выполнения команд программы

Длительность выполнения программы в циклах 32010

2) Используя второй раздел меню "Расчет характеристик процессора" исследовать изменение характеристик быстро- действия (рабочей частоты процессора), надежности (времени наработки на отказ) и стоимости процессора в зависимости от используемых в нем логических БИС (вспомнить результаты работы N1). Выбрать наиболее дешевый процессор из исследованных ва- риантов и использовать его в последующих расчетах вычисли тельной системы.


Процессоры с максимальным отношением рабочей частоты к стоимости.

ЭСЛ


БКД

МЛР

Частота

Стоимость

Отношение

5

2

500

2417,24

0,206

1

1,5

666.67

718,94

0,92

0,5

1,1

909,09

343,55

2,65


КМОП


БКД

МЛР

Частота

Стоимость

Отношение

5

1,5

66,67

1600,08

0,041

1

1,5

66,67

251,63

0,264

0,5

1,1

90.91

240,48

0,378




Тип схемотехники

ЭСЛ

Базовый коэф.дефектности

0,5

Минимальный литографический размер

1,1

Площадь кристала БИС

1

Степень интеграции устройства

70

Степень интеграции БИС

51653

Рассеиваемая кристалом мощность

17,08

Задержка на логическом элементе

0,11

Выход годных кристалов

0,4211

Стоимость БИС у.е.

57,26

Стоимость одного ЛЭ у.е.

0,0011

Интенсивность отказов БИС, 1 час.

0,00000616

Число БИС в устройстве штук

2

Отдельных АЛУ в устройстве штук

1

Рабочая частота процессора МГц

909,09

Время наработки на отказ часов

27984,33

Стоимость процессора в у.е.

343,55



3) Используя третий раздел меню "Расчет характеристик памяти" задать объем оперативной памяти 32Мбайта (8М*32разряда) и время выборки 70нс, а затем подобрать микросхему памяти определенной емкости для создания:

а) ЗУ максимальной надежности,

б) ЗУ минимальной стоимости. Для дальнейших расчетов использовать вариант

ЗУ с минимальной стоимостью.



Расчет характеристик памяти
















Объем ЗУ в словах

8

32

16

8

16

Размер слова ЗУ в битах

32

32

16

64

32

Время выборки для ЗУ

70

70

70

70

70

БИС ЗУ для построения накопителя

64

64

64

64

64

Длительность обращения к ЗУ нс

105

105

105

105

105

Стоимость ЗУ у.е.

2434

9738

2871

4432

4869

Время наработки на отказ ЗУ часов

84235

21212

71720

46270

42296


Самый дешевый первый столбец, самый надежный первый и третий столбец.


4) Используя четвертый раздел меню "Расчет характеристик компьютера" оценить влияние на длительность выполнения задания, производительность и стоимость ВС и стоимость вычислений изменения характеристик кэш-памяти. Объем кэш-памяти изменять в интервале 0 - 32 Кбайт (0, 4, 8, 16, 32К), время выборки кэш-памяти в интервале от 10 до 30 нс (10, 20, 30 ). Считать, что программа не использует ВЗУ (отвечать n-нет на запрос). Результаты исследования свести в две таблицы. Изменяя емкость кэш-памяти при времени выборки для нее 20 нс найти вариант вычислительной системы (ВС) с минимальной стоимостью вычислений.






























Объем КЭШ

4

8

16

32

4

8

16

32

Время выборки из КЭШ нс

10

10

10

10

30

30

30

30

Число обращений к ВЗУ

0

0

0

0

0

0

0

0

Длительность выполнения задания

5,24

4,48

3,72

3

6,29

5,69

5,09

4,52

Производительность компьютера

6,11

7,14

8,61

10,67

5,09

5,63

6,29

7,08

Стоимость компьютера в у.е.

2780

2783

2787

2797

2780

2783

2787

2797

Стоимость вычислений

455

389

324

262

546

495

443

395




























Объем КЭШ

4

8

16

32













Время выборки из КЭШ нс

20

20

20

20













Число обращений к ВЗУ

0

0

0

0













Длительность выполнения задания

5,77

5,09

4,40

3,76













Производительность компьютера

5,55

6,29

7,27

8,51













Стоимость компьютера в у.е.

2780

2783

2787

2797













Стоимость вычислений

501

442

383

329














MIN стоимость вычислений при объеме КЭШ 32.

При увеличении объема КЭШ памяти сокращается длительность выполнения задания и увеличивается производительность компьютера.


5) Оценить влияние на длительность выполнения задания, производительность и стоимость ВС длительности цикла обращения к ВЗУ и числа обращений при выполнении задания. Изменять число обращений от 1 до 6 при длительности цикла обращения 15 и 20 мс. Результаты свести в две таблицы.























Число обращений

1

2

3

4

5

6

Длительность цикла

15

15

15

15

15

15

Длительность выполнения задания

18,76

33,76

48,76

63,76

78,76

93,76

Производительность компьютера MIPS

1,71

0,95

0,66

0,5

0,41

0,34

Стоимость компьютера у.е.

3145

3145

3145

3145

3145

3145

Стоимость вычислений

1843

3317

4790

6264

7738

9211






















Число обращений

1

2

3

4

5

6

Длительность цикла

20

20

20

20

20

20

Длительность выполнения задания

23,76

43,76

63,76

83,76

103,76

123,76

Производительность компьютера MIPS

1,35

0,73

0,5

0,38

0,31

0,26

Стоимость компьютера у.е.

3145

3145

3145

3145

3145

3145

Стоимость вычислений

2334

4299

6264

8229

10194

12158


Длительность выполнения задания возрастает, при этом падает производительность компьютера и возрастает стоимость вычислений при увеличении числа обращений к ВЗУ. Чем больше длительность цикла обращений, тем больше длительность выполнения задания и меньше производительность компьютера, и больше стоимость вычислений.



  1. Используя возможности программы синтезировать вариант компьютера (выбрать процессор, микросхему памяти, кэш), обеспечивающего выполнение задания, сложность которого описывается выражением 40*25**2.

Синтезированный вариант компьютера должен обеспечивать стоимость вычислений Р равную или меньшую значения 105. Выбирать для процессора базовый коэффициент дефектности равным 1.0 деф/см2, площадь кристалла 1.0 см2, и объем процессора в 250 тыс.ЛЭ; объем оперативной памяти 2М*32 разряда (8 Мбайт); к ВЗУ емкостью 500 Мбайт и временем доступа 15мс производится 2 обращения. Время выборки кэш-памяти изменять в пределах 10 - 30 нс.


Расчет модели компьютера :


Оценка программного обеспечения:

Число независимых входных переменных N 25

Сложность алгоритма обработки данных 40*25**2

---------------------------------------------------------------------------

Длительность выполнения программы 3201000


Технологические характеристики БИС:

Схемотехника КМОП, коэф. дефектности деф/см 1, Площадь кристала см .кв. 1, Степень интеграции устройства тыс. ЭЛЭ 250. МЛР = 0,5

Степень интеграции БИС 180000

Рассеиваемая кристаллическая мощность 25,46

Выход годных кристаллов 0,017

Стоимость БИС у.е. 1122,69

Стоимость одного ЭЛЭ 0,0006

Интенсивность отказов БИС 1/час 0,00000184

Чистло БИС в устройстве 1

Число отдельных АЛУ в устройстве, штук 7


Характеристики процессора:

Рабочая частота МГц 200

Время наработки на отказ часов 17952

Стоимость процессора у.е. 2357,66


Расчет характеристик памяти:

Объем ЗУ Мслов 2

Размер слова бит 32

Время выборки ЗУ 70

БИС ЗУ для построения накопителя Мбит 4

Длительность обращения к ЗУ 105

Стоимость ЗУ у.е. 230

Время наработки на отказ ЗУ, часов 21206


Расчет характеристик компьютера:

Объем КЭШ памяти Мбайт 8

Время выборки из КЭШ памяти нс 10

Длительность цикла обращения к ВЗУ мс 15

Объем ВЗУ Мбайт 500

Число обращений к ВЗУ 2


Результат : Стоимость вычислений у.е./MIPS 77

Требовалось получить стоимость вычислений менее 105 у.е. при k = 40 и n = 25

Полученная стоимость 77 у.е.


Лабораторная работа 3



МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ФИРМЫ


Цель работы: Формирования навыков планирования и оценки результатов деятельности компьютерной фирмы, осуществляющих сборку продажу и гарантийное обслуживание ПЭВМ с учетом стоимости и надежности составляющих ПЭВМ устройств.


Основную нагрузку несут на себе материнская плата и жесткий диск (их ставим высоконадежными), дисплей и принтер, устройства второстепенные и их можно оставить стандартными (для 9 часов работы). Если количество часов увеличивается, возникает необходимость поставить высоконадежный монитор, принтер остается стандартным (для 19 часов работы).



Похожие:

Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconМинистерство образования российской фередации
Московский государственный институт радиотехники электроники и автоматики (технический университет)
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconСистемный программный комплекс для обеспечения учебного процесса кафедры мовс
Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconЛабораторная работа Вариант 12 по дисциплине
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники,...
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconМосковский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconОргкомитет всероссийского тренинга «путь к олимпу»
Благотворительный фонд наследия Менделеева, Химический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, рхту им. Д. И. Менделеева, рхо им. Д....
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconМинистерство общего и профессионального образования РФ московский Государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
...
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconПрограмма по философии разработана в соответствии с новым Государственным образовательным стандартом. Программа предназначена для студентов дневного, вечернего и заочного факультетов мирэа
Печатается по решению редакционно-издательского совета по гуманитарным наукам Московского государственного института радиотехники,...
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconРадиотехники, электроники и автоматики
Методические указания по выполнению дипломного проектирования по специальности 220400 «программное обеспечение вычислительной техники...
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconМосковский физико-технический институт (государственный университет)
Целью данной работы является построение системы управления рисками, которая поможет автоматизировать процесс оценки рисков и построение...
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconФедеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «московский физико-технический институт (государственный университет)»
Работа ставит своей целью создание конечного инструмента, оказывающего специалистам справочную помощь, а также помощь в поиске аналогий...
Московский институт радио электроники и автоматики (Технический Университет) iconМосковский инженерно – физический институт (государственный университет)
Тема проекта (работы)
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы