Ремонт принтеров, сканнеров, факсов и остальной офисной техники


назад Оглавление вперед




[34]

плотность размещения элементов в кристалле и сравнительно высокое быстродействие микросхем. Для работы микросхемы требуют одного источника питания с большим диапазоном допустимых значений напряжения.

Для изготовления МП БИС применяется также технология ТТЛШ и технология ИИЛ. Первая позволяет получить наиболее

быстродействующие МП при сравнительно небольшой потребляемой мощности. Технология И ИЛ позволяет за счет значительного снижения потребляемой мощности повысить уровень интеграции и на этой основе успешно решить задачу создания сложных МП вычислительных средств на одном кристалле с достаточно высоким быстродействием. Микропроцессорные БИС с инжекционным питанием, благодаря использованию в их оконечных узлах ТТЛШ элементов, оказываются совместимы с микросхемами ТТЛ и

ТТЛШ.

Перспективы повышения быстродействия МП связаны с ЭСЛ технологией, которая позволяет получить МП с тактовыми частотами десятки (серия К1800) и сотни мегагерц.

Решение проблемы дальнейшего повышения степени интеграции МП БИС также в значительной мере зависит от технологии. Наибольшая степень интеграции к настоящему времени, равная 300 тыс. элементов на кристалле, получена в БИС памяти с регулярной структурой емкостью 64 К бит на МДП-транзисторах. Для однокристальных микро-ЭВМ характерна степень интеграции 50 - 100 тыс. элементов на кристалле. В ближайшие годы ожидается достижение уровня 1 млн. элементов на кристалле [9, 17].

8.Состав комплекта МП БИС. В состав комплекта может входить от одной до десятков БИС. В пределе МП вместе с ЗУ, УУ и другими узлами может быть выполнен на одном кристалле, например К1801 ВЕ1 - однокристальная микро-ЭВМ. Направление однокристальных микро-ЭВМ интенсивно развивается, что создает предпосылки для дальнейшего расширения области применения микроэлектронных вычислительных средств. Однако большинство пока составляют комплекты МП БИС, содержащие вместе с МП несколько сопутствующих ему БИС. Назначение БИС разнообразно: есть среди них такие, без которых МП вычислительное средство построить невозможно, но нередко в комплекты включают БИС, без которых можно обойтись, но с ними существенно улучшаются основные Показатели МП средства.

Примером может служить БИС арифметического расширителя К587ИКЗ, предназначенная для аппаратного выполнения умножения - самой длительной операции, существенно ограничивающей скорость обработки. Дополнение комплектов специализированными микросхемами способствует расширению их функциональных возможностей и, следовательно, области применения.

9.Тип корпуса. Микропроцессоры БИС выпускают в корпусах в основном двух типов: с пленарными выводами и с выводами, расположенными нормально к плоскости монтажа. Число выводов от 16 до 48.

10.Программное обеспечение. Для простых применений можно обойтись знанием кодов команд или микрокоманд, чтобы составить программу решения задачи. Но для реализации сложных алгоритмов необходимы МП вычислительные средства с развитой системой программного обеспечения, включающей удобные языки программирования и прежде всего высокого уровня, управляющие и обслуживающие программы (трансляторы в машинные коды, редакторы, загрузчики и т. д.).

Появление МП обусловило развитие качественно нового этапа разработки и производства РЭА. В отличие от традиционных методов проектирования цифровых устройств, базирующихся на решении задач аппаратными средствами, применение МП позволило перейти к решению аналогичных, а во многих случаях и более сложных задач программными методами. Вместо преобразований логической структурной схемы в принципиальные схемы вычислительных устройств ее структурную схему преобразуют в программу МП, записанную в ПЗУ.

Применение МП позволило существенно улучшить ряд важных показателей РЭА: уменьшить массу и габаритные размеры, повысить надежность аппаратуры за счет значительного сокращения числа микросхем; расширить ее функциональные возможности без существенного увеличения затрат; сократить приблизительно на 60-70 % время и затраты на разработку новой техники; снизить на 20-60 % стоимость изделий; повысить эксплуатационные качества аппаратуры за счет использования вычислительных возможностей МП для ускорения поиска неисправностей и проведения диагностических операций.

К этому следует добавить, что разработка и крупносерийное производство ограниченного числа МП БИС, перекрывающих широкую область применений, позволяет добиться высоких показателей качества и надежности микросхем при низкой их себестоимости.

Малые размеры и функциональная универсальность МП создают предпосылки для широкого внедрения методов резервирования на практически любом конструктивном уровне, дублирования и троирования микропроцессоров, обеспечивая, таким образом, требуемый уровень безотказности аппаратуры.

На основе МП комплектов БИС разработаны и серийно выпускаются несколько семейств микро-ЭВМ: «Электроника С5», «Электроника НЦ», «Электроника-60» и др. [8, 9, 15, 16, 53].

Применение отечественных микро-ЭВМ типа «Электроника С5» в программных абонентских пунктах вместо устройств на «жесткой логике» дало возможность сократить в 1,5 раза стоимость аппаратуры, в 3 раза уменьшить габаритные размеры и потребляемую мощность, в 10 раз повысить ее надежность. Применение микро-ЭВМ типа «Электроника НЦ» в устройствах управления способствовало повышению производительности обработки информации телеграфными аппаратами в 4 - 8 раз, а системой АСУ ТП в 15 - 30 раз. Широкое применение МП находят в измерительной технике, в управляющих устройствах различного назначения, в бытовой технике [7, 8, 9].


5.4. МИКРОСХЕМЫ ПАМЯТИ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Компактная микроэлектронная память находит широкое применение в самых различных по назначению электронных устройствах.

Понятие «память» связывается с ЭВМ и определяется как ее функциональная часть, предназначенная для записи, хранения и выдачи данных. Комплекс технических средств, реализующий функцию памяти, называется запоминающим устройством (ЗУ). Полупроводниковая микросхема памяти в общем случае представляет собой и функционально, и конструктивно часть ЗУ, поскольку, как будет показано далее, для построения ЗУ требуется набор микросхем памяти.

Микросхема памяти содержит выполненные в одном полупроводниковом кристалле матрицу-накопитель, представляющую собой совокупность элементов памяти (ЭП), и функциональные узлы, необходимые для управления матрицей-накопителем, усиления сигналов при записи и считывании, обеспечения режима синхронизации. Функции ЭП обычно выполняют или триггер (в статических ЗУ), или электрический конденсатор (в динамических ЗУ). Элемент памяти может хранить один разряд числа, т. е. один бит информации. Элементы памяти расположены на пересечениях т строк и n столбцов матрицы (рис. 5.8), так что их общее число равно произведению тп. Для обращения к нужному ЭП (выборки ЭП) сигналами единичного уровня возбуждаются адресные шины строки и столбца, на пересечении которых находится данный ЭП. На всех остальных адресных шинах должны быть сигналы нулевого уровня. Такая система адресации информации (выборки ЭП) при обращении к накопителю получила название двухкоординатной.

Рис. 5.8. Структурная схема микросхемы памяти К155РУ1

Рис. 5.9. Запоминающее устройство 16X4 бит на микросхемах К155РУ1

Формирование сигналов выборки производится дешифратором кода адреса, который может быть внешним для микросхемы памяти (рис. 5.9) или ее внутренним функциональным узлом (рис. 5.12).

Элемент памяти выбирается для того, чтобы в него записать О или 1, либо считать хранящуюся в нем информацию. Запись и считывание производятся по информационным шинам, иначе называемым разрядными. Часто предусматриваются две шины, что обусловливает парафазное представление записываемой информации. Обычно разрядные шины снабжаются усилителями записи и считывания, назначение которых состоит в


формировании сигналов с требуемыми параметрами.

Разрядные шины соединены со всеми элементами накопителя, но информацией они могут обменяться только с выбранным ЭП. Операции записи и считывания разделяются во времени, поскольку они выполняются с использованием одних и тех же разрядных шин.

Для объединения микросхем в ЗУ с разрядностью чисел N необходимо, как показано на рис. 5.9 для N=4, соединить параллельно адресные входы N микросхем и подключить их к выходам дешифратора. Поскольку матрица-накопитель одной микросхемы (рис. 5.8) содержит 16 ЭП, то при параллельном соединении N таких микросхем получают ЗУ, способное одновременно хранить 16 W-разрядных чисел, или, иначе, имеющее организацию 16ХN бит.

Для адресации любого из 16 чисел необходимо иметь 16 различных комбинаций адресных сигналов. Такое число различных комбинаций получается при четырехзлементном коде адреса. Например, при коде адреса 0000 появятся сигналы единичного уровня на шинах X1 и Y1, которыми во всех микросхемах выбирают ЭП11. Следовательно, подведенное ко входам W1, W0 всех микросхем число А= =a4а3а2a1 попадает своими разрядами именно в эти элементы памяти. Часть ЗУ, которая предназначена для хранения многоразрядного числа, называется ячейкой памяти.

Рассмотренный пример показывает, что для построения ЗУ на микросхемах нужны матрицы-накопители и дешифраторы кода адреса. Кроме того, необходимы регистры перед входами дешифратора и информационными входами для кратковременного хранения кодов и другие устройства управления. Все эти функциональные узлы имеют микроэлектронное исполнение и при построении ЗУ могут быть выбраны из серий микросхем, но тогда ЗУ будет громоздким и дорогим. Поэтому в большинстве микросхем памяти необходимые устройства управления выполнены в одном кристалле с матрицей-накопителем.

По назначению микросхемы памяти делят на две группы: для оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) и для постоянных запоминающих устройств (ПЗУ).

Оперативные запоминающие устройства предназначены для хранения переменной информации: программ и чисел, необходимых для текущих вычислений. Такие ЗУ позволяют в ходе выполнения программы заменять старую информацию новой.

Таблица 5.4

Технология

Тип ЗУ

Обращенная характеристика БИС ЗУ

Число источников питания, шт.

Емкость, бит

Время выработки, гс

Мощность, мВт/бит

при хранении

при обращении

ЭСЛ

ОЗУ статям.

64 - 1К2)

7 - 40

-

0,5 - 8

1

ОЗУ статич.

64 - 4К

20 - 100

0,3 - 5

1

ТТЛ

ПЗУ

64 - 64К

25 - 80

0,2 - 1,5

-

1

ИИЛ

ОЗУ статич.

75

-

0,1

1

ОЗУ динам.

ЗК - 16К

100

-

0,1

1

р-МДП

ОЗУ статич.

64 - 1К

600 - 1200

-

0,5 - 1

2 - 3

ОЗУ динам.

1К - 4К

120 - 800

0,02 - 0,07

0,1 - 0,5

2 - 3

ПЗУ

IK - 16K

250 - 950

-

-

2

n-МДП

ОЗУ статич.

IK - 16K

20 - 550

-

0,1 - 0,6

1 - 3

ОЗУ динам.

IK - 64K

150 - 350

-

0,05 - 0,3

1 - 3

ПЗУ

1К-- 04К

200 - 800

0,01 - 0,05

-

1

КМДП

ОЗУ статич.

65 - 16К

45 - 800

5.10-4 - 10-3

0,03 - 0,1

1

По способу хранения информации ОЗУ разделяют на статические и динамические. Статические ОЗУ, элементами памяти в которых являются триггеры, способны хранить информацию неограниченное время (при условии, что имеется напряжение питания). Динамические ОЗУ, роль элементов памяти в которых выполняют электрические конденсаторы, для сохранения записанной информации нуждаются в ее периодической перезаписи (регенерации).

Постоянные запоминающие устройства предназначены для хранения постоянной информации: подпрограмм, микропрограмм, констант и т. п. Такие ЗУ работают только в режиме многократного считывания.

Основные функциональные характеристики микросхем памяти - информационная емкость, разрядность, быстродействие, потребляемая мощность.

Информационная емкость определяется числом одновременно хранящихся в матрице-накопителе единиц информации - бит. Разрядность определяется количеством двоичных символов, т. е. разрядов, в запоминаемом



[стр.Начало] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55]