| Главная » Статьи » Компьютеры » Схемотехника |
Введение в схемотехнику
| Современные вычислительные системы выполняют ряд функций преобразования над аналоговыми и цифровыми сигналами. Одним из вариантов таких систем являются микроЭВМ различного назначения и конфигурации, универсальные и специализированные микропроцессорные устройства. Многообразие выполняемых функций приводит к большой вариантности структурной реализации систем. Однако можно выделить основные функции, присущие любой вычислительной системе: прием-передача данных, хранение, обработка данных по соответствующему алгоритму. Разработка любой вычислительной системы основана на схемотехнике или микросхемотехнике (интегральной схемотехнике), охватывающей исследования и реализацию схемотехнических решений (электрических и структурных схем). Основными элементами при разработке являются интегральные микросхемы (ИМС). ИМС — это микроэлектронное изделие, выполняющее функцию преобразования электрических сигналов, выполненное в едином технологическом цикле и помещенное в неразборный корпус. Для изготовления ИМС используются специальные технологические процессы изготовления полупроводниковых кристаллов. Основными технологиями в настоя-щее время являются: КМОП, ПТШ, ТТЛШ, ТТЛ, ЭСЛ, И2Л. Предпочтение отдается КМОП технологии как наиболее экономичной и имеющей значительный запас для последующего увеличения частотного диапазона. Основной функцией ИМС является преобразование электрических сигналов. Электрические сигналы могут представлять информацию в непрерывной (ана-логовой) и дискретно-цифровой формах. Поэтому ИМС подразделяются на аналоговые и цифровые. Параметром, определяющим уровень сложности ИМС, является степень компонентной интеграции, которая количественно определяет общее число полупроводниковых элементов расположенных на кристалле ИМС. По уровню сложности ИМС подразделяются на: простые ИМС — ИС (до 100 элементов на кристалле); ИМС средней интеграции — СИС (до 1000 элементов); ИМС большой степени интеграции — БИС (до 10000 элементов); сверхбольшие интегральные схемы — СБИС ( от 10000 до 106 элементов). Любая современная вычислительная система имеет в своем составе определенный набор функциональных устройств. Можно выделить четыре основных устройства, которые являются обязательными для любой обработки. На рис.1 представлена структура вычислительной системы. Информация, поступающая в вычислительную систему, и информация, являющаяся результатом обработки, требуют определенных преобразований (согла-сование, перекодировка и т.д.). Для этой цели используются интерфейсные устройства (ИУ), которые обеспечивают связь с внешними устройствами (ВУ). Для хранения программ, результатов и т.д. необходимы запоминающие устройства (ЗУ). Собственно обработка по заданному алгоритму осуществляется в операционных устройствах (ОУ). Наиболее простые ОУ представляют собой арифметико-логические устройства (АЛУ). Синхронизацию всей системы и порядок работы определяет устройство управления (УУ) [1].  шинные формирующие устройства Рис. 1 Каждое из устройств системы включает в себя функциональные узлы, которые выполняют определенную операцию (сложение, сдвиг, кодировка, мультиплексиро-вание и т.д.). Эти функциональные узлы однотипны для всех устройств системы. По принци-пу логического функционирования узлы подразделяются на два класса: комбинационные узлы, которые не обладают памятью (их состояние опреде-ляется комбинацией входных величин); последовательные узлы, которые обладают памятью (их состояния определяются входной комбинацией переменных как в настоящий, так и в предыдущие моменты). Функциональные узлы выполняются в виде отдельных ИМС соответствующей сложности. Поэтому все цифровые ИМС подразделяются по функциональному на-значению [2]: Формирователи: Буквенное обозначение прямоугольных импульсов — АГ импульсов специальной формы — АФ формирователи напряжений и токов — АА, АР прочие формирователи — АП Схемы вычислительных устройств схемы сопряжения с магистралью — ВА схемы синхронизации — ВБ схемы интерфейса — ВВ контроллеры — ВГ микроЭВМ — ВЕ времязадающие схемы — ВИ микропроцессоры — ВМ комбинационные схемы — ВК специализированные схемы — ВЖ микропроцессорные секции — ВС функциональные преобразователи — ВФ прочие — ВП Генераторы: прямоугольных импульсов — ГГ сигналов специальной формы — ГФ Схемы арифметических цифровых устройств: АЛУ — ИА шифраторы — ИВ дешифраторы — ИД счетчики — ИЕ комбинированные схемы — ИК сумматоры — ИМ регистры — ИР прочие — ИП Коммутаторы и ключи: напряжения — КН тока — КТ прочие (мультиплексоры) — КП Логические элементы: И-НЕ — ЛА И-НЕ/ИЛИ-НЕ — ЛБ ИЛИ-НЕ — ЛЕ И — ЛИ ИЛИ — ЛЛ НЕ — ЛН И-ИЛИ-НЕ — ЛР И-ИЛИ — ЛС расширители — ЛД прочие — ЛП Преобразователи сигналов: преобразователи уровня напряжения — ПУ код-код — ПР цифровые таймеры (делители) — ПЦ прочие — ПП Схемы запоминающих устройств: постоянные запоминающие устройства (масочные ПЗУ) — РЕ матрицы ОЗУ — РМ ОЗУ — РУ ПЗУ однократного программирования (ППЗУ) — РТ ПЗУ многократного программирования (РПЗУ) — РР прочие — РП ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием — РФ Схемы сравнения: амплитудные — СК временные — СВ прочие — СП Триггерные схемы: универсальные (J-K) — ТВ динамические — ТД комбинированные — ТК Шмитта — ТЛ с задержкой (D-типа) — ТМ R-S — ТР счетные (T-типа) — ТТ прочие — ТП Многофункциональные: цифровые — ХЛ комбинированные — ХК прочие — ХП цифровые матрицы (ПЛМ) — ХМ ИМС подразделяются по конструктивно-технологическим и функциональным признакам. Подразделение производится по группам, по подгруппам. Обозначение ИМС включает ряд символов. Первый — буква (условие приемки на заводе). К – широкого потребления. Если К отсутствует, то специализированные. Второй — буква (тип корпуса). М – металлокерамический. Р – пластмассо-вый. Третий — цифра (конструктивно-технологогическое использование). 1,5 – полупроводниковые, 2 – гибридные. Четвертый — двух-трехзначное число (порядковый номер разработки серии ИМС). Пятый — буква (подгруппа, функциональное назначение). Шестой — буква (подгруппа, функциональное назначение). Седьмой — цифра (порядковый номер ИМС в данной серии). Например: КР1533ЛА3 — логические элементы И-НЕ, 533 серии, технология изготовления – ТТЛШ, полупроводниковая, в пластмассовом корпусе, широкого потребления. Источник: генераторы, коммутаторы, формирователи, вычислительные системы, преобразователи сигналов | |
| Просмотров: 1698 | Теги: | Рейтинг: 0.0/0 |
| Всего комментариев: 0 | |