Читальный зал -->  База цифровых устройств 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176

Базу цифровых устройств (ЦУ) составляют интефалыше схемы (ИС). Со времени их изобретения (США. 1959 г.) ИС постоянно совершенствуются и усложняются. Характерис-щкой сложности ИС являегся уровень интеграции, оцениваемый либо числом базовых логических элементов, либо числом транзисторов, которые могут быть реализованы на кристалле.

Различии в уровне интеграции делят ИС на несколько категорий: МИС. СИС, БИС, СБИС (соответственно малые, средние, большие и сверхбольшие ИС). Практическое использование находят все категории. МИС реализуют простейшие логические преобразования и обладают универсальностью - даже с помощью одного типа логического элемента (например, И-НЕ) можно построить любое ЦУ. В виде СИС выпускаются в rmxjBOM виде такие схемы, как малоразрядные регистры, счетчики, дешифраторы, сумматоры и т. п. Номенклатура СИС должна быть более ширикой и разнообразной, так как их универсальность снижается. В развитых сериях стандартных ИС насчитываются сотни типов СИС-

С появлением БИС и СБИС схемы с тысячами и даже миллионами логических элементов стали размещаться на одном кристалле. При этом проблема снижения универсальности для ИС с жесткой структурой обострилась бы чрезвычайно - пришлось бы производить огромное число типов ИС при снижении объема производства каждого из типов, что непомерно увеличило бы их с1Х)имость, так как высокие зафаты на проектирование БИС/СБИС относились бы к небольшому объему их выпуска.

Выход из возникшего прспиворечия был найден на пути переноса специализации микросхем в область программирования. Появились микропроцессоры и БИС/СБИС с программируемой структурой.

Микропроцессор способен выгloJHIЯть команды, входящие в его систему команд. Меняя последовательность команд (профамму), можно решагь различные з;щачи на одном и том же микропроцессоре. Иначе говоря, в этом случае структура аппаратных средств ие связана с характером решаемой задачи. Это обеспечивает микропроцессорам массовое производство с соответствующим снижением стоимости.

В виде БИС/СБИС с профаммируемой структурой потребителю предлагается кристалл, содержащий множество логических блоков, межсоединения дли которых назначает сам системотехник. Промышленность получает возможность производить кристаллы массовым тиражом, не адресуясь к отдельным потребителям Системотехник сам профаммирует структуру ИС соответственно своему проекту. Разработан целый спектр методов программирования связей между блоками и элементами кристалла.

Два указанных метода имеют большие различия. Микропроцессоры peajinsyiOT последовательную обработку информации, выполняя большое число отдельных действий, соответствующих командам, что может не обеспечить требуемого быстродействия. В БИС/СБИС с программируемой структурой обработка информации происходит без разбиения этого процесса на последовательно выполняемые элементарные действия. Задача решается целиком , ее характер определяет структуру устройова. Преобразование данньгх происходит одновременно во многих частях устройства. Сложность устройства зависит oi сложности решаемой задачи, чего нет в микропроцессорных системах, где сложность задачи влияет лишь на программу, а не на аппаратные средства ее выполнения.

Таким образом, БИС/СБИС с программируемой структ>рой могут быстрее решать задачи, сложность которых ограничена уровнем интеграции микросхем, а микропроцессорные средства - задачи неограниченной сложности, но с меньшим быстродействием. Оба направления открывают ценные перспективы дальнейшего улучшения технико-экономических показателей создаваемой на них аппаратуры.

С ростом уровня интеграции ИС в проектировании на их основе все больше усиливается аспект, который можно назвать интерфейсным проектиров;ши-ем. Задачей разработки становится составление блоков из субблоков стандартного вида путем правильного их соединения. Успешное проектирование требует хорошего знания номенклатуры и параметров элементов, узлов и устройств цифровой аппаратуры и привлечения систем автоматизированного проектирования (САПР) для создания сложных систем.

ИС широкого применения изготовляются по схемотехнологиям КМОП, ТТЛШ и др. Элементы КМОП обладают рядом уникальных параметров (малая потребляемая мощность при невысоких частотах переключения, высокая помехоустойчивость, широкие допуски на величину питающих напряжений, высокое быстродействие при небольших емкостных нагрузках). Эти элементы доминируют в схемах внутренних областей БИС/СБИС. За ТТЛШ осталась в основном область периферийных схем, где требуется передача сигналов по внешним цепям, испытывающим значительную емкостную нагрузку. Элементы ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика) обеспечивают максимальное быстродействие, но ценой повышения потребляемой мощности, что снижает достижимый уровень интеграции.

Глава 1

Схемотехнические проблемы построения цифровых узлов и устройств

§1.1. Простейшие модели и система параметров логических элементов

Простейшие модели логических элементов

Даже самые сложные преобразования цифровой информации, в конечном счете, сводятся к нростейшим операциям над логическими переменными О и I. Такие операции реализуются логическими элементами в соответствии с формулами алгебры логики. В идеализированных схемах логические элементы могут быть Представлены моделями вида (рис. 1.1, с), т. е. условными графическими обозначениями - прямоугольниками, в которых ставится символ выполняемой операции, а на линиях входньк и выходных переменных могут изображаться кружки (индикаторы инверсии), если данная переменная входит в формулу зависимости выходной переменной от входных в инверсном виде.

Рис. 1.1. Обозначение идеализированного логического элемента (а) и модель логического элемента с фиксированной задержкой {б)

В реальных условиях логические переменные О и 1 отображаются, как правило, двумя различными уровнями напряжения: Uo и U. Переход от логических переменных к электрическим сигналам ставит вопрос о логических соглашениях. Необходимо условиться, какой из двух уровней напряжения принять за Uo и какой за U. Сушествуют соглашения положительной и отрицательной логики. В положительной логике Ui > Uo, а в отрицательной U] < Uo. Один и тот же элемент, в зависимости от принятого логического соглашения, выполняет различные логические операции. Переход от опера-

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.