Введение к работе
Актуальность^таш. Создание высокопроизводительных электронных вычислительных машин представляет одну ' из вакнейших задач современной вычислительной техники. Решение этой задачи связано с широким применением в качестве элементной базы больших интегральных схем (БИС), увеличением плотности их компановки и, как следствие, ростом теплонапрякенности в конструкции ЭВМ. При этом возникает проблема достижения требуемого уровня надежности устройств ЭВМ і обусловленная многими факторами, в том числа обеспечением заданных тепловых режимов БИС с помощью эффективных средств охлаадения и термостабилизации. Повышение температуры БИС выше-, предельно допустимого значения приводит 'к резкому увеличению их интенсивности отказов. Поэтому разработка надежных средств охлаждения ЭЬМ становится актуальной задачей.
Специфика высокопроизводительных ЭВМ ЕС такова, что при использовании традициошшх путей повншешіл надежности системы охлаждения (создание отказоустойчивых, резервированных структур) необходимо обеспечить определенный резерв времени для замены вышедшего из строя элемента. Последняя задача может быть решена с помощью средств диагностики, позволяющих существенно улучшить эксплуатационные показатели ЭВМ за счет оперативного обнаружения характера и места неисправностей системы охлаждения.
В связи с этим 'разработка методов анализа теплового режима ЭВМ, прогнозирование поведения объекта контроля с
помощью системы диагностики, а также выбор оптимального (с точки зрения надежности) объема диагностирующей аппаратуры представляют собой актуальную техническую задачу.
Ш5ь_Е9^2- Основной целью работы является разработка многофункциональной диагностической системы тепловых режимов (ДСТР) высокопроизводительных ЭВМ ЕС, позволяющей обеспечить заданный уровень надежности системы охлаждения и, как следствие, ЭВМ в целом.
Конкретные задачи диссертационной работы следующие:
выбор и оптимизация числа параметров . контроля, информация о которых позволяет прогнозировать поведение объекта диагностики;
оптимизация числа точек контроля и их расположения;
разработка методики интегральной оценки теплового режима ЭВМ по полученным локальным данным в процессе диагностики;
выбор необходимой точности измерений;
разработка алгоритмов обработки результатов, их интерпретации и анализа;
разработка аппаратуры контроля, методик ее градуировки, настройки и проверки;
формирование указаний и действий по результатам диагностики.
Методика исследований базируется на методах математической статистики, теории вероятности, математического анализа и фундаментальных зависимостей теплофизики.
При исследовании используются машинные и аналитические метода . расчета. При аппроксимации используется метод
- t> -
наименьших квадратов.
Научная_новизна. Новые научные результаты заключаются в следующем:
исследованы основные параметры, влияющие на тепловой режим ЭВМ и определены интегральные . характеристики системы охлаждения;
получены соотношения, дающие возможность осуществлять анализ и прогнозирование тепловых режимов ЭВМ по контролируемым интегральным параметрам: скорости и температуре воздушного потока;
. - получены аналитические выражения, учитывающие температурную зависимость. коэффициента рассеяния термисторного чувствительного элемента и позволяющие производить. уточненный расчет его электротешювых характеристик;
разработан оригинальный способ групповой градуировки чувствительных элементов многоканального термоанемометрана на основе теоретичесіш получеішой и экспериментально подтвераденной зависюлости скорости движения среды от приведенного коэффициента рассеяния термистора;
исследовано влияние отказов устройств охлаждения на тепловой режим стойки электроники высокопроизводительных ЭВМ ЕС.
Практическая_ценндсть. Результаты исследований позволяют решать практические вопросы анализа, расчета и оптимизации ДСТР высокопроизводительных ЭВМ ЕС.
Приведенная в работе методика контроля тепловых режимов высокопроизводительных ЭВМ ЕС, позволяет определить порядок эксплуатации системы диагностики на этапах подготовки к
работе, настройки, контроля и анализа тепловых режимов, а также проверки ее работоспособности.
Разработанная методика анализа и расчета тепловых режимов ЭВМ дает возможность на начальном этапе проектирования устройств получать уточненные оценки рабочих температур элементной базы. При этом учитываются особенности воздухораспределения в конструкциях устройств и возможные отказы системы охлаждения ЭВМ.
Проведенные экспериментальные исследованиях и расчеты позволили определить приоритет неисправностей системы автономного охлаждения стойки электроники высокопроизводительных ЭВМ ЕС.-
Реализация результатов работы. Основные научные л практические результаты диссертационной работы были непосредственно использованы при проектировании ДСТР высокопроизводительных ЭВМ ЕС.
В НИЦЭВТе внедрена система контроля тепловых режимов в ЭВМ ECI087, в устройство ЕС3948 и разработан, комплект КД для разрабатываемых ЭВМ ECII9I, ECII95, ECII20. Разработан многоканальный блок измерения и контроля температуры,-скорости и расхода воздуха, предназначенный для проведения испытаний, проверок и технического обслуживания систем кондиционирования и охлаждения ЭВМ.
На ПСНоватор" внедрена диагностическая система измерения и контроля скорости и температуры воздушного потока, а также использована методика определения аэродинамических характеристик электровентиляторов.
Внедрения подтверждаются актами.
В НИИ"Аргон" разрабатываются вычислительные устройства,
~ 7 -
в которых предполагается использовать предлозсенныэ автором технические решения многоканального преобразователя температуры.
АпроОация_раОоты. Материалы работы докладывались автором на всесоюзной научно - технической конференции "Актуальные проблемы развития вычислительной техники" (г. Москва, декабрь 1988 г.), на vin научно - технической конференщш "Вопросы разработки и применения технических и программных средств ЕС ЭВМ" (г. Москва, ноябрь 1981 г.), на IX научно - технической конференции "ЕС ЗВМ - 84" (г.'Москва, октябрь 1984 г.).
Публикация. По результатам выполнения исследований опубликовано двенадцать работ.
0^ьУ_Е2.оти. Диссертация -изложена на 142 страницах, содержи* 62 рисунка и 3 таблицы и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения.
