Конструкция ригеля: Что такое ригель в строительстве, особенности, отличия, признаки?

Что такое железобетонный ригель в строительстве | Статья завода БЗСК

Содержание:

1. Что такое ригель
2. Сферы применения ригелей
3. Виды и маркировка ригелей
4. Характеристики ригелей
5. Отличия ригеля от балки

Березовский завод строительных конструкций предлагает изготовление и продажу ригелей железобетонных, широко применяемых в гражданском, промышленном и специальном строительстве. Мы производим эти строительные элементы на российских фабриках, поэтому можем обеспечить высокое качество при доступной цене от производителя. Благодаря сочетанию качества, стоимости и широкого выбора этих ЖБИ, мы поставляем их на стройплощадки не только Уральского федерального округа, но и по всей территории России.

Что такое ригель

Ригель – это сборное железобетонное изделие, предназначенное для организации площадок опирания для укладки перекрытий или других конструктивных элементов. По конструкции он представляет собой изделие, длина которого значительно больше ширины и высоты его сечения.

Предназначение этого конструктивного элемента заложено в его названии, поскольку ригель в переводе с немецкого означает «поперечина». Сечение этого изделия, как правило, представляет собой сложную форму, которую можно представить как балку с выступающими площадками, являющимися опорами для других конструктивных элементов.

При монтаже ригель опирается двумя концами на колонны или опоры, при этом он сам становится опорной площадкой для укладки перекрытий или других конструктивных элементов, например балок. Главная задача ригеля в любой конструкции – это принять на себя распределенную по длине нагрузку и передать ее на колонну или опору.

Поэтому, отвечая на вопрос, что такое железобетонный ригель в строительстве, можно говорить о том, что это несущая конструкция, опирающаяся двумя концами на другие несущие конструкции (колонна, опора), при этом он сам становится основой для укладки других элементов при строительстве здания или сооружения.

Сферы применения ригелей

Сфера применения ригельных железобетонных конструкций охватывает практически все отрасли строительства, начиная от жилого сектора и заканчивая строительством промышленных и специальных зданий. Изделие отличается широким выбором типоразмеров, которые определены ГОСТом, причем отличаются не только длина ширина и высота ригелей, но и форма их сечения. 

Такая форма определяет технические параметры ригеля, обеспечивает ему высокую прочность, а также устойчивость к прогибанию за счет опорных ребер и металлической армирующей конструкции.

В зависимости от проекта возводимого здания или сооружения подбирается наиболее оптимальный тип ригеля под расчетную нагрузку, а также выбираются его геометрические параметры. Гостом предусмотрено несколько типоразмеров и форм-факторов таких строительных элементов, каждый из которых имеет свою маркировку.

Виды и маркировка ригелей

Наибольшее распространение получили следующие типы ригелей, которые обозначается в маркировке первой группой символов:

• Р – аналог балки правильного прямоугольного сечения. На ригеле этого типа нет дополнительных полок, поэтому элементы конструкции укладываются прямо на его основание;
• РДП, РДР – двухполочный симметричный ригель, форма сечения которого напоминает либо тавровое сечение, либо похожа на крест. Используется как несущий элемент в середине здания, где требуется обеспечить опирание двух рядов плит с каждой стороны этой несущей конструкции;
• РБП, РБР –по принципу применения схож с ригелем Р, то есть, не предусматривает полок для опирания других элементов конструкции. В основном используется для формирования настилов, при этом РБП предназначен для укладки многопустотных плит, а РБР – для ребристых;
• РОП, РОР – несимметричный однополочный ригель, применяемый по краям здания для опирания плит или других элементов конструкции только с одной стороны. Каждая из модификаций оптимальна для укладки многопустотных или ребристых плит;
• РЛП, РЛР – модификация предназначена для оборудования лестничных клеток, поэтому также имеет полку только с одной стороны;
• РКП – консольный ригель,имеющий полку для опирания, которая после монтажа выступает за плоскость строения. Например, может использоваться для обустройства балконов или опирания других элементов конструкций.

Характеристики ригелей

Технические характеристики стандартных ригелей регламентированы ГОСТом, который определяет размеры, форму, а также нагрузочную способность и назначение этого строительного элемента.

Изделие отличается повышенной устойчивостью к прогибам, высокой прочностью по всей длине конструкции, а также обладает свойством равномерно распределять нагрузку и передавать ее на опору или колонну. По сравнению с балками эти детали способны нести гораздо большую статическую нагрузку, поэтому к качеству их изготовления предъявляют достаточно высокие требования.

Кроме высокой прочности от ригельных элементов требуется:

• устойчивость к воздействию агрессивной среды и влаги;
• морозостойкость, особенно для опорных элементов, устанавливаемых по периметру здания;
• огнестойкость, то есть, устойчивость к длительному воздействию высоких температур и открытого огня.

Основные технические параметры нашей продукции этого типа представлены в таблице.

Отличия ригеля от балки

По своим особенностям и области применения ригель очень похож на балку, которой по сути и является. Часто достаточно сложно определить, чем отличается ригель от балки, поскольку они имеют практически одинаковое использование в конструкции и характер получаемой нагрузки. Однако есть ряд отличительных черт при использовании в строительных конструкциях, которые позволяют отличить ригель от балки не только по маркировке и наименованию.

Среди таких отличительных особенностей использования ригеля можно назвать:

• обязательное опирание с двух сторон на колонны или опоры, расположенные вертикально. Вариант, когда ригель укладывается хотя бы с одной стороны, на другую плоскую поверхность автоматически превращает его в балку, не по конструкции, но по определению;
• ригель всегда располагается горизонтально, допустим лишь незначительный уклон, например, при укладке плит крыши;
• выполняет функцию опоры для других элементов конструкции, чаще всего плит или балок. При этом ширина ригеля или наличие полок для укладки таких конструктивных элементов обеспечивает необходимую устойчивость, надежность и простоту монтажа конструкции. При этом вся нагрузка, которую или ригель получает от таких конструктивных элементов, передается на колонныили опоры, а затем через них на фундамент.

То есть, на практике часто встречаются варианты, когда балка используется в качестве ригеля, а также случаи, когда на ригель возлагается выполнение функций обычной балки.

Если вам требуются ригельные элементы для возведения объектов любого типа, сложности и назначения, вы всегда можете обратиться на наш Березовский завод строительных конструкций. Полный цикл производства, а также контроль качества продукции обеспечивает ее высокую надежность, полное соответствие требованиям ГОСТа и технической документации на продукцию.

Наши специалисты всегда помогут подобрать наиболее оптимальный тип ригелей для использования в ваших постройках, а также укомплектовать необходимое количество ЖБИ под строительство конкретного объекта по предоставленным чертежам или спецификации.

Статьи:

• Трубы железобетонные безнапорные

• Армирование плит перекрытия

• Бетон класса B25

• Виды и размеры железобетонных перемычек

• Размеры дорожных плит, их вес, маркировка и характеристики

• Фундамент на забивных железобетонных сваях для частного дома

• Технология производства ЖБИ

• Дефекты железобетонных конструкций

• Сколько весит дорожная плита

• Виды плит перекрытия

• Преимущества и схема канализации из бетонных колец

• Размеры, вес и объём бетонных (ЖБИ) колец

• Отличия плит ПК от ПБ

• Составные фундаменты для опор ЛЭП

Таблицы:

• Таблица размеров лестничных маршей

• Таблица размеров железобетонных колонн 

• Таблица размеров железобетонных свай

• Размеры пустотных плит (таблица)

• Таблица размеров блоков ФБС

Ригель металлический — производство и монтаж

Ригели, прогоны, связи или попросту балка, все это является элементами строительной конструкции, которая обеспечивает определенную жесткость здания. Благодаря ригелям у конструкции добавляется устойчивость, в том числе к природным явлениям, таким как ветер и снег. Еще одной важной функцией этих деталей является перераспределение нагрузки между всеми несущими элементами конструкции здания.

Ригель это металлическая балка определенной конструкции. Ригеля могут выполняться из дерева, металла и железобетона. Если брать для рассмотрения такие постройки как небольшие дома, фермы, цеха, быстровозводимые сооружения, то в них чаще всего используются металлические и деревянные ригеля. Железобетонные ригеля имеют ряд определенных недостатков перед металлическими, но они все равно используются при постройке больших сложных зданий. На данный момент самым распространенным, прочным и удобным считается ригель металлический.

Ригель в строительстве — это поперечный металлический элемент, расположенный горизонтально, он соединяет вертикальные элементы кровли и является опорой для прогонов и перекрытий здания. Ригель крыши может быть различного сечения, что зависит непосредственно от сложности конструкции и необходимой ее крепости. Для изготовления ригелей используется сталь различных марок. Этот параметр также зависит от необходимой крепости конструкции и региона расположения постройки. В некоторых случаях, к примеру, вблизи от моря, ригеля, как и всю металлоконструкцию перекрытия, покрывают специальными антикоррозийными покрытиями, что защищает их от агрессивного влияния соленой воды и воздуха.

О том, что такое ригель, можно говорить достаточно долго, так как этот строительный элемент используется во многих других сферах. К примеру, ригеля из качественной стали, выполненные по ГОСТ 23118-99, имеющие повышенную прочность, активно используются при обслуживании, ремонте, модернизации и прокладке новых путей на железных дорогах. Также металлические ригеля не остались без внимания при строительстве сложной техники, подвесных сооружений, мостов и большого множества инженерных конструкций.

Сталь, из которой изготавливаются ригеля и прогоны металлические может сильно отличаться качеством, твердостью и способом производства. Также отличается вид проката (круг, лист, швеллер, уголок), из которого делают ригеля, и, конечно же, в зависимости от марки стали будет зависеть допуск ригеля к использованию.

Рассмотрим, это подробнее:

1. Углеродистая сталь С245, маркированная ВСт3пс5 ГОСТ380-94 используется для производства ригелей, которые будут эксплуатироваться в зонах с температурой не ниже -40ºС.

2. Низколегированная сталь С345, маркированная 09Г2С, созданная согласно ГОСТ19281-73. Ригеля из такой стали должны использоваться при температурах от -40ºС до -65ºС.

3. Атмосферостойкая сталь С345К, маркированная 10ХНДП/10ХСНД, изготовленная согласно ГОСТ19281-73 или же сталь марки 14ХГНДЦ, отлитая по ТУ14-105-629-99. Ригеля из этих видов стали используются в условиях повышенной агрессивности воздушной среды и температур от -50ºС и ниже.

Конструктивные реализации поперечины памяти

Конструктивные реализации поперечины памяти

4. Конструктивные реализации перемычки памяти

4.1
Обзор перекладины: большая перекладина

Перемычка памяти соединяет несколько блоков загрузки/сохранения процессора
к нескольким разделам памяти. Блоки L/S способны выдавать либо
загрузка или сохранение в каждом цикле, и, как следствие, разделы памяти
в идеале должен быть способен обрабатывать эти запросы с одинаковой скоростью.
По порядку слов, если их n модулей L/S, каждый из которых выдает одну память
доступов за такт, то кроссбар должен иметь пиковую пропускную способность
не менее n слов за цикл.

На рис. 4.1 показана базовая структура
этой перекладины. Каждый блок L/S жестко подключен к распределительной шине, которая
растягивается по ширине чипа. Каждый раздел памяти, с другой
стороны, имеет вертикальную шину с выключателем, подключенным к одному из этих горизонтальных
автобус. В заданном цикле переключатели могут быть установлены так, чтобы каждый блок L/S имел
прямое подключение к разделу памяти, пока каждый модуль L/S обращается к
другой раздел.

4.1.1
Буферы

Как показано на рис. 4.1, несколько комплектов
провода должны быть длиной примерно 20 мм. Один из часто используемых приемов
преодолевать такие длины — значит разбивать длинные провода на несколько отрезков;
поскольку задержка пропорциональна длине провода ² , просто
разрезание длинного провода на два сегмента может в идеале дать четырехкратную задержку
меньше [Rab96]. На плане IRAM типичный провод в перекладине
составляет примерно 20 мм в длину и, как следствие, представляет собой значительную
сумма просрочки.




Рисунок 4.2: Иллюстрация проблем, возникающих при установке
буферы внутри перекладины.

Этот прием, однако, трудно реализовать в перекладине.
Рисунок 4.2 демонстрирует некоторые
из основных проблем. Рассмотрим, что произойдет, если В 3 переключится
out пока In 2 включен. Хотя In 3 удален из
путь к выходу, инвертору B, вентили которого удерживают предыдущий
стоимость от В 3 все еще управляет выводом. В результате спор
может произойти между In 2 и B. Одно из возможных решений этой проблемы
заключается в использовании буферов с тремя состояниями, а не инверторов. Хотя это решит
эта проблема, вводится новая, так как управление теперь нужно маршрутизировать
каждому тристату.

Другая трудность связана с количеством инверсий, наблюдаемых вдоль
сигнальный тракт. Например, в 1 претерпевает три инверсии в своей
путь к выходу, а В 2 видит только двоих. В результате доп.
служебные данные должны быть реализованы в приемнике, чтобы определить, как
полученный сигнал претерпел множество инверсий.

В целом размещение буфера, хотя и возможно, должно быть тщательно продумано.

4.1.2
Архитектурные вопросы

Для каждого модуля L/S имеется две шины данных и адресная шина. Хотя
блоки L/S не могут выдавать загрузку и сохранение в одном и том же цикле, отдельно
шины данных необходимы для предотвращения коллизий в конвейере. Например,
если блок L/S выдает нагрузку в цикле 1, секция памяти вернется
данные несколькими циклами позже, скажем, в цикле 4. Если есть только одни данные
шине, то блок L/S не может выдать сохранение в цикле 4, так как данные
возвращаются из предыдущей загрузки на той же шине данных. С отдельными данными
автобусы, грузы и магазины могут быть выданы в любом заданном цикле.

Если большинство обращений к памяти являются последовательными, это может быть неэффективно.
для отправки отдельного адреса от каждого блока L/S. Вместо этого один адрес
может быть отправлено для всех единиц L/S в каждом цикле. Поскольку данные
последовательный, нужно активировать только один раздел; однако это должно быть
способен передать n слов за цикл. Это может быть достигнуто путем реализации
еще более широкий банк памяти, где секционная шина шире, чем одиночная память
слово. При использовании этой схемы требуется только одна адресная шина для
всю перекладину, уменьшая высоту перекладины. Еще одна мотивация
для этого подхода было бы избежать сложности создания отдельного
адрес для каждого блока L/S в каждом цикле. Однако для непоследовательных данных
доступа, за цикл может быть выбрано только одно слово, что снижает пропускную способность памяти
с коэффициентом n.

С другой стороны, если пиковая пропускная способность не имеет критического значения,
реализация, которая не является полностью подключенной, может быть рассмотрена. Один такой
реализация представляет собой сеть бабочки. В то время как полносвязная перекладина
имеет n ² коммутаторов, сеть бабочки имеет только nlog(n) коммутаторов
[Culler97] Сеть «бабочка» может обеспечить ту же пиковую пропускную способность, что и
полносвязная перекладина при определенных перестановках, но имеет разногласия
под другими, поэтому не имеет такой же пропускной способности. Если площадь была ограничена
переключателями, это может быть интересной альтернативой. Однако, как мы будем
показать позже, что площадь определяется только количеством проводов. Полностью подключенный
поперечина имеет ровно n шин, а сеть бабочки имеет 2 (n-1), что означает
что на самом деле он будет иметь большую площадь.

Одним из недостатков этого подхода с одной перекладиной является сложность конвейерной обработки.
Это. Идеальным местом для установки защелок или буферов будет вдоль длинной горизонтальной линии.
провода, так как они намного длиннее вертикальных проводов. Однако, поскольку
пути сигнала меняются в каждом цикле, невозможно узнать, является ли сигнал
пройдет через любую заданную точку на горизонтальных проводах. Следовательно
защелки пришлось бы ставить возле стыка вертикали и горизонтали
проводов, и весь длинный провод все равно нужно было бы пройти за один проход.
цикл. Размещение защелок в середине перекладины облегчило бы
Эта проблема; однако для этого потребуется маршрутизация питания, заземления и часов.
сигналы, глубоко в перекладину, тем самым увеличивая площадь перекладины.

4.2 Маленький
перекладина

Другой подход показан на рисунке
4.3. В этом случае перекладина представляет собой только ширину векторной единицы.
— приблизительно половина ширины чипа, или 10 мм. Результаты
Затем поперечины жестко подключаются к горизонтальной шине, по одной на каждый модуль L/S.
Секции памяти жестко подключены к одной шине. Каждый раздел памяти
теперь требуется иметь n портов ввода-вывода, по одному подключенному к шине для каждого L/S.
Ед. изм. Эта схема может хорошо работать с одной адресной шиной, которая также требует
N портов памяти. На каждом порту ввода/вывода имеются буферы с тремя состояниями, которые управляют
слушает ли секция памяти какие-либо из шин или управляет ими.
Например, приемники разделов памяти могли быть включены, если часть
битов адреса соответствует идентификационному номеру раздела.

Еще одним преимуществом этого подхода является то, что его можно легко конвейеризировать.
Защелки можно вставить между малой перекладиной и двухточечной
шины, лишь минимально увеличивая площадь перекладины, а также избегая
проблема маршрутизации тактовых сигналов в массив кроссбаров.

Кроме того, эта реализация также может снизить энергопотребление. Обратите внимание, что
самое длинное расстояние, которое любой сигнал пройдет по горизонтальным шинам, равно
с одной стороны малой перекладины на противоположную сторону фишки. За
чип 20 мм и перекладина 10 мм по центру чипа, это
расстояние 15 мм. В среднем сигналы проходят всего 7,5 мм; Однако
водители всегда должны заряжать автобус на всю ширину 20 мм. Поскольку
Блок L/S всегда будет знать, посылает ли он сигналы влево или вправо,
или получая сигналы слева или справа, мы можем разбить автобус в
каждую проводную коммутационную точку и заряжать только половину шины. Используя это
схеме, в среднем каждому драйверу нужно провести всего 10 мм провода, что
уменьшить среднюю мощность вдвое.

Хотя эта схема возможна и с большой перекладиной,
требуют, чтобы сигнал проходил через два переключателя вместо одного, что влияет
задерживать. Кроме того, каждый управляющий сигнал должен был бы управлять три раза, как
много переключателей.

4.3
Самомаршрутизирующаяся перекладина

Еще одна проблема одиночной перекладины Рисунок
4.1 заключается в необходимости маршрутизации управляющих сигналов на все коммутаторы. С
сигналы управления исходят из блоков L/S, если данные поступают из
раздел памяти, и переключатель через который она проходит тоже рядом с памятью
разделе, то данные должны ждать, пока управляющий сигнал распространится вниз
высота перекладины до включения переключателя.
Эту проблему можно решить, поместив шины нагрузки близко друг к другу.
к векторному блоку, а шины Store рядом с разделами памяти,
тем самым перекрывая время распространения управляющего сигнала с сигналом данных
время распространения.

Другой подход показан на рисунке
4.4. В этой реализации управляющие сигналы не маршрутизируются глобально,
но вместо этого генерируются локально. Это делается в каждой точке переключения с помощью
декодирование соответствующих адресных битов и, если есть совпадение, активация
буфер с тремя состояниями, который принимает входящие данные, поступающие на M2, и переключается
его на исходящую линию M1.




Рис. 4.4: Системная схема самотрассирующегося ригеля. В
В каждой точке переключения часть адресных битов декодируется для определения
гонят ли входящие данные на исходящую линию.

Эта конструкция решает несколько проблем, присутствующих в других конструкциях.
обсуждалось до сих пор. Во-первых, буфер с тремя состояниями эффективно ломает
автобус, тем самым уменьшая общую задержку. Хотя размещение буферов в
точки переключения могут быть не оптимальными, общая задержка все же была найдена
улучшить на несколько наносекунд. Это помимо того, что
буфер с тремя состояниями также предоставляет «свежий» сигнал для управления
уходящий автобус.

Кроме того, при использовании буфера с тремя состояниями в качестве переключающего элемента
на пути прохождения сигнала можно исключить. Хотя диффузионная емкость
проходного затвора незначительна по сравнению с полной емкостью
автобуса (таблица 4.1), доп.
сопротивление обычно в три раза больше, чем у шины, для проходных ворот минимального размера.




Таблица 4.1: Сравнение сопротивления и емкости
один 20-мм провод шины и проходной шлагбаум минимального размера.

Это дополнительное сопротивление увеличивает постоянную времени RC провода.
в три раза больше, чем у собственного провода RC, и, следовательно, провода
к значительно большей задержке. Как правило, буфера располагаются возле проходных ворот.
избежать этой проблемы; однако, как упоминалось ранее, конструкция
эта перекладина не допускает произвольного размещения буферов.

Наконец, поскольку управление для каждого трисостояния генерируется локально, глобальный
управляющие сигналы и возникающие в результате накладные расходы не нужны. Более того,
в отличие от одной большой перекладины, рассмотренной ранее, управляющий сигнал
поступает на коммутатор одновременно с сигналом данных. Хотя
данные по-прежнему должны ждать, пока элемент управления не декодирует и не активирует три состояния,
это меньше, чем задержка управления, видимая большой перекладиной.

С другой стороны, у этой реализации есть один главный недостаток,
а именно площадь. Это обсуждается в следующем разделе.

4.4
Вопросы компоновки ригеля

4.4.1 Самостоятельная маршрутизация
Переключатели




Рисунок 4.5: Возможная компоновка ядра самотрассировки
перекладина. Здесь показаны два инвертора, один крайний слева, а другой
крайний справа. Эти инверторы обрамляют четыре буфера с тремя состояниями, расположенные
в центре диаграммы.

Дополнительная площадь, необходимая для самотрассирующегося ригеля, появляется потому, что
Линии M2 в основной цепи, показанные фиолетовым цветом на рисунке
4.5, нельзя размещать на минимальном расстоянии. На самом деле эти строки
это не адреса или линии данных, а питание и земля. Хотя
размеры транзисторов могут быть легко увеличены без ущерба для
сети M2, эти линии снабжения не могут быть легко перенаправлены.

Эта структура мозаична для создания больших массивов, как показано ниже на рисунке.
4.6.




Рис. 4.6: Самофрезерующаяся перекладина 16x16b. Входящие данные
путешествует по фиолетовым линиям M2, а затем переключается на синие линии M1.
буфером с тремя состояниями.

В дополнение к буферу с тремя состояниями также необходимо разместить декодер
внутри массива. Чтобы свести к минимуму влияние вставки декодера,
была вставлена ​​одна NAND с тремя входами, чтобы соответствовать мощности
подключения декодера к буферам с тремя состояниями. Это проиллюстрировано
на рисунке 4.7. Обратите внимание, что путем маршрутизации
питающие рельсы через центр массива, можно сделать
NMOS и PMOS настолько велики, насколько это необходимо, без ущерба для линий M2.
Более того, поскольку декодеры хорошо вписываются в структуру, их можно
легко перемежаются между буферами, чтобы обеспечить более быстрое и равномерное
привод к буферам с тремя состояниями.




Рисунок 4.7: Элемент И-НЕ с тремя входами и одним инвертором (слева)
показан подключенным к буферу с тремя состояниями (справа).

Используя вентиль И-НЕ с тремя входами, можно получить восемь различных местоположений.
можно расшифровать. Один инвертор показан вместе с вентилем И-НЕ на
для генерации дополнения одного из адресных битов; Например,
адрес «110» требует инверсии последнего бита, т.е.
«0», если в качестве декодера должен использоваться логический элемент И-НЕ. Как показано в
рис. 4.7, дополнительные инверторы могут быть
легко вставляется.

В целом добавленная сложность декодера и буферов с тремя состояниями была
обнаружено увеличение общей площади всего массива перекладин примерно на
13%.

4.4.2 Шлюз
Переключатели




Рис. 4.8: Четыре переключателя проходных ворот. Входы и вход управления
на М1 вверху. Выходы выходят внизу в M2. Позже они жестко закреплены
к M1 и направляется к нижней части перекладины. Входы продолжаются на M1 до
переключатели на других горизонтальных шинах.

Передаточные ворота использовались в качестве переключателей для всех перекладин, за исключением
для реализации самомаршрутизации. Фигура
4.8 показано расположение четырех переключателей в ряд. Входы и управление
сигналы для переключателя, показанные синим цветом, направляются вертикально в M1.
выходы подключены к горизонтальным фиолетовым проводам М2. Они идут по ширине
перекладины и, в какой-то момент, жестко подключены к M1 и, наконец,
до нижней части перекладины. Обратите внимание, что M2 можно проложить над коммутаторами.
тем самым делая стоимость площади коммутатора равной нулю.
Высота переключателей не критична, так как только n переключателей
должны располагаться вдоль вертикального провода. Ширина перекладины фиксированная
либо по ширине блока вектора, либо по ширине чипа; следовательно,
площадь перекладины не чувствительна к размеру переключателей.
Однако количество секций определяется размером
переключатели. Каждый порт ввода-вывода из раздела памяти должен быть сопоставлен с одним
переключатель проходных ворот; как следствие, количество портов ввода-вывода и, следовательно,
количество разделов памяти, оно ограничено шириной переключателей.
Если предположить, что этот предел не достигнут, то
площадь перекладины определяется только
по количеству горизонтальных проводов и минимальному расстоянию между ними.

На рис. 4.9 показан 64-битный,
Перекладина 4 x 4 и путь, который должен пройти сигнал от входа к выходу.
Входы поступают сверху. Если переключатель замкнут,
сигнал будет направляться горизонтально по проводам metal2, пока не попадет
жесткое соединение, где оно проходит вертикально по металлическим1 проводам
к выходу. Если переключатель разомкнут, входной сигнал продолжается
вниз по вертикали до следующей точки пересечения. Ровно один из переключателей в
столбец закрывается сразу.




Рисунок 4.9: 64-битная перемычка 4 x 4. Входы поступают в
вверху, а выходы внизу. Красная линия показывает путь к данным
сигнал. Он направляется вниз, пока не коснется замкнутого выключателя, а затем горизонтально.
до тех пор, пока он не упрется в жесткое соединение, а затем вертикально в нижнюю часть
перекладина.

4.5 Компоновка
результаты

Таблица 4. 2: Возможное количество разделов памяти без влияния на
площадь перекладины

		Размер калитки		Самостоятельная маршрутизация (буфер с тремя состояниями)
		5x мин	10x мин
Количество переключателей на микросхеме		8100	6600	2896
# 64-битных шин		126	100	45
# из секций на чипе	2 порта	63	50	22
	3 порта	42	33	15
	5 портов	25	20	9
	9-портовый	14	11	5

Переключатели

Чтобы минимизировать высоту перекладины, общая ширина
коммутаторы должны соответствовать общей ширине портов ввода-вывода
разделы памяти. Если ширина переключателя фиксирована, мы можем вычислить
сколько секций может поместиться на чипе без увеличения высоты
перекладины. Например, если ширина одного переключателя составляет 5 мкм,
4000 переключателей могут поместиться по ширине чипа без увеличения
высота перекладины. Если в каждой секции по три 64-битных порта (2 порта данных
и 1 адрес), то на чипе может разместиться 20 секций для совпадения высоты тона.
переключатели и не увеличивайте высоту перекладины. Таблица
2 показано, сколько секций может поместиться на чипе с разными переключателями,
для секций памяти с 2-мя портами (1 данные, 1 адрес), 3-портами (1 Load,
1 магазин, 1 адрес), 5 портов (n=4 данных, 1 адрес) и 9порты (n load,
n магазин и 1 адрес). Потребуются 5-портовые или 9-портовые секции.
для небольшой перекладины с шиной, для которой требуется один порт на единицу L/S.

Перекладина

Если ограничить количество секций в соответствии с этой таблицей, площадь
перекладины будет просто общая ширина автобусов, умноженная
по минимальной высоте. Большая перекладина тянется через все 20
мм чипа. Он имеет площадь 2,82 мм ² на 64-битную шину.
небольшая перекладина шириной всего 10 мм, но каждая шина также тянется поперек
ширина чипа так, чтобы его общая площадь составляла 4,2 мм ² на
64-битная шина. Самотрассирующаяся перекладина увеличивает площадь одинарной перекладины на 13 %.
поскольку силовые и заземляющие рельсы теперь должны быть проложены горизонтально в поперечине.
Он имеет площадь 3,16 мм ² на 64-битную шину.

Драйверы

Площадь драйвера с малым ходом 1000 мкм ² . Площадь
64 драйвера — это всего 0,064 мм ² или 2,2% от общей площади перекладины.
Размер 64 полноповоротных инверторов, которые в 32 раза больше минимального размера, составляет 0,015.
мм ² или 0,5% от общей площади.

4.6 Моделирование
Окружающая среда

На рис. 4.10 показаны критические
путь через перекладину. Сигнал управления возникает в векторе
единиц и должен пройти высоту перекладины до переключателя. Данные
берет начало в разделе памяти и должен перемещаться горизонтально, половина
ширина чипа плюс половина ширины блока вектора, а затем по вертикали
высота перекладины. Для четырех блоков L/S, 64 бита на шину и отдельные
адрес, загрузка данных и шина хранения данных, имеется 768 горизонтальных проводов
в перекладине, что дает высоту примерно 2 мм. Это дает
высота 768*минимальный интервал. Для стружки шириной 20 мм и стружки шириной 10 мм.
единица вектора, общее расстояние по горизонтали составляет 15 мм.

4.7 Размеры
и продукт Energy-Delay

Часто цитируемым показателем качества является произведение энергии с задержкой (EDP). Ниже,
на рис. 4.11 — график
демонстрируя влияние на продукт задержки энергии как размер
Драйвер и переключатели разные. Хотя данные здесь приведены для
небольшая перекладина, форма
кривая применима ко всем реализациям, представленным в этой статье.

Рисунок 4.11: Моделирование произведения энергии и задержки для малой перекладины
размеры драйвера и переключателя или проходных ворот различаются. Каждый из них
размеры приведены к минимальному размеру.

Первое, на что следует обратить внимание, это то, что EDP уменьшается по мере увеличения размеров драйверов.
увеличены. Хотя это может показаться нелогичным, как упоминалось выше,
шина представляет собой большую емкостную нагрузку; в результате сигнальный переход
времена медленные для меньших водителей. Это приводит к тому, что драйверы, инверторы
в этом случае провести дополнительное время в режиме прямого тока, тем самым
увеличение общей стоимости энергии. Нагляднее это видно на рисунке
4.12, на котором показана зависимость энергии от задержки для одного драйвера. Заметь
увеличение размера драйвера с минимального размера примерно до 10
раз минимальный размер улучшает как энергию, так и задержку. За пределами этой точки
энергия увеличивается очень быстро для больших драйверов из-за дополнительной емкости
водителей.

Рисунок 4.12: Энергия и задержка для малой перекладины. Водитель
размер варьируется от 1x до 100x минимального размера, в то время как размер переключателя фиксирован.
в 4х минимальном размере. Минимум возникает при размере драйвера 10x.

Помимо изменения размера драйвера, задержки и энергии
также можно улучшить, увеличив размер переключателя проходных ворот. Как
упоминалось ранее, дополнительная емкость более крупного устройства имеет
минимальное влияние на время задержки. Снижение сопротивления, с другой
стороны, является довольно значительным. Это показано на рисунке
4. 13.

Рисунок 4.13: Смоделированное среднее сопротивление проходного переключателя
, один NMOS и один PMOS, так как размер обоих транзисторов нормализован
к минимальному размеру переключателя, разнообразны.

По мере увеличения ворот сопротивление уменьшается. Поскольку внутренний
сопротивление шины примерно 1 кОм, подбирая переключатель по сопротивлению
ниже этого значения производительность существенно не повышается. Этот эффект
хорошо видно на рисунке
4.11. Обратите внимание, что EDP уменьшается по мере увеличения размера проходных ворот.
от минимального размера; дальше этого момента, однако, только небольшие улучшения
видимы.

Таким образом, изменив размеры драйверов и переключателей, можно
возможность значительно варьировать ЭДП; однако оптимальная точка может
не быть реалистичной точкой. Из данных, представленных на рисунке
4.11 найдена оптимальная точка, соответствующая ЭДП 35 пДж*нс.
для размера драйвера, в 100 раз превышающего минимальный размер. это явно не
реалистично, особенно если учесть, что потенциально может быть
более 700 таких водителей. С другой стороны, если позволить EDP ​​удвоиться,
размер драйвера уменьшается в 12,5-8 раз по сравнению с минимальным размером.

4,8
Моделирование перекладины Результаты

Таблица 4.3: Результаты моделирования различных реализаций поперечины

	Большая перекладина		Перекладина малая с шиной		Самоходная перекладина
	Полноповоротный автобус	Низкоповоротный автобус	Полноповоротный автобус	Низкоповоротный автобус	Полноповоротный
Задержка (нс)	7,9	9,5	7,7	10,0	6,0
Энергия на переход (пДж)	52,0	30,7	65,2	47,2	54,3
Статическая мощность (нВт)	1,3	65,2	2,5	17,7	5
Устройство задержки энергии (10 -21 Дж)	411	292	502	472	326
Площадь на 64-битную шину (мм 2 )	4,22		2,82		3,16
Область драйвера на 64 бита (мм 2 )	. 015	.064	.015	.064	.015

Как и ожидалось, драйверы с малым ходом значительно уменьшили энергию на переход.
Для одной большой перекладины экономия составляет 70%, а для маленькой
поперечина и шина, экономия всего 38%, так как реализована только шина
с малошумными драйверами. Реализация с низким свингом составляет всего около 20-30%.
медленнее, что дает гораздо более низкий EDP.

Комбинированная перекладина и шина потребляют больше энергии, чем одинарная перекладина.
Реализация разделенной горизонтальной шины не могла полностью компенсировать
штраф за наличие двух комплектов автобусов. Однако такой подход может быть
необходимо, если время цикла требует конвейеризации. Самоходная перекладина
был значительно быстрее, чем другие, из-за добавленного буфера в
середине перекладины. Если этот штраф по площади может быть минимальным, имея
водитель внутри перекладины должен быть хорошей альтернативой.