O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI
VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT
TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
QARSHI FILIALI
MAGISTRATURA
2-BOSQICH MKI-11/21-GURUH TALABASINING
“VLSI tizimini loyihalashtirish”fanidan
№2
Bajardi:
Aliyev Q.
Qabul qildi:
Zohirov Q.
Murakkab mantiqiy sxemalarni modellashtirish. Xotira bloki funksiyalarini
amalga oshirish tamoyillari, usullari va metodologiyasi. Mantiqiy ventillar
asosida quriladigan O’KIS sxemotexnikasi. Kombinatsion va ketma-ketlik
yacheykalari xarakteristikalarining tavsifi. O’KIS ni standart elementlar
asosida loyihalash metodologiyasi
Elektron sanoatida texnologik jarayon - mikrosxemalar yordamida ishlab
chiqarishdan (proektsiyalash, aloqa va hk) fotolitografiya usuli qo'llaniladi, shu
bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan silikon yagona kristallarini olmos
disklari bilan ingichka gofretlarga kesish orqali olingan substratda (odatda
kremniydan) hosil bo'ladi. Mikrosxemalar elementlarining chiziqli o'lchamlari
kichikligi sababli, ko'zga ko'rinadigan yorug'likdan foydalanish va hatto
ultrabinafsha nurlanishiga duchor bo'lganda tashlab qo'yildi. Xarakterli xususiyat
sifatida,
fotorefektor
ko'rsatilgan
(kremniy
oksididagi
aloqa
oynalari,
tranzistorlardagi eshiklarning kengligi va boshqalar) va natijada mikrosxemalarni
ishlab chiqarish texnologik jarayonining tranzistorlari (va boshqa elementlar)
o'lchamlari, chipdagi TOPOLOGYning minimal o'lchamlari. Shu bilan birga, ushbu
parametr boshqa bir qator ishlab chiqarish imkoniyatlari bilan o'zaro bog'liq: olingan
kremniyning tozaligi, injektorlarning xususiyatlari, fotolitografiya usullari, tortish
va tupurish usullari. 70-yillarda ommaviy ishlab chiqarilgan mikrosxemalarning
minimal boshqariladigan hajmi 2-8 mikron edi, 1980-yillarda u 0,5-2 mikrongacha
qisqartirildi! 1. 1990-yillarda "platforma urushi" ning yangi bosqichi tufayli,
eksperimental usullar ishlab chiqarishga joriy etila boshlandi va tez
takomillashtirildi:
90-yillarning
boshlarida
0,5-0,6
mkm
(500-600
nm)
texnologiyasidan foydalangan holda protsessorlar (masalan, Rentium va Pentium
Pro) ishlab chiqarildi, keyin texnologiya 250-350 nm ga etdi ............. Keyingi
protsessorlar (Pentium II, K6-2 +, Athlon) allaqachon 180 nm texnologiyadan
foydalangan holda ishlab chiqarilgan. 2002-2004 yillarda 90 nm texnologik
jarayonlar o'zlashtirildi (Winchester AMD 64, Prescott Pentium 4). Quyidagi
protsessorlar UB nurlari yordamida ishlab chiqarildi (ArF eksimer lazer, to'lqin
uzunligi 193 nm). O'rtacha, har 2 yilda bir marta sanoat rahbarlari ITRS rejasiga
muvofiq yangi texnologik jarayonlarni joriy etishdi, shu bilan bir birlik maydoniga
tranzistorlar soni ikki baravar ko'paydi: 45 nm (2007), 32 nm (2009), 22 nm (2011)
12 131, 14 nm ishlab chiqarish boshlandi. 2014! 14, 10 nm jarayonlarning
rivojlanishi 2018 yil atrofida kutilmoqda. 2015 yilda yangi texnik jarayonlarning
joriy qilinishi sekinlashadi degan taxminlar mavjud edi15. Sifatni nazorat qilish -
Integral mikrosxemalarni sifatini boshqarish uchun sinov tuzilmalari deb ataladigan
narsalar keng qo'llaniladi. Maqsad - Birlashtirilgan mikrosxemaning to'liq, ammo
murakkabligi (bitta chipli mikrokompyuter) bo'lishi mumkin. Analog Butun
mikrokompyuter zanjiriga qadar Analoq integral (mikrosxemali) zanjir (AIs, AIMS)
- kirish va chiqish signallari doimiy funktsiyaning qonuniga ko'ra o'zgarib turadigan
(ya'ni ular analog signallar) integral sxemadir. Analog ICning laboratoriya
namunasi 1958 yilda AQShda Texas Instruments tomonidan yaratilgan. Bu fazali
o'tish generatori edi. 1962 yilda analog seriyali mikrosxemalarning birinchi seriyasi-
SN 52. U past quvvatli past chastotali kuchaytirgich, operatsion kuchaytirgich va
video kuchaytirgichga ega edi! 16. SSSRda 70-yillarning oxiriga kelib analog
integral mikrosxemalarning katta assortimenti olingan. Ulardan foydalanish
asboblarning ishonchliligini oshirishga, uskunalarni sozlashni soddalashtirishga
imkon berdi va ish paytida hatto texnik xizmatga bo'lgan ehtiyoj ham bartaraf etildi!
6.
Quyida funktsiyalari analog IC tomonidan bajarilishi mumkin bo'lgan
qurilmalarning to'liq bo'lmagan ro'yxati keltirilgan. Ko'pincha bitta mikrosxemada
ularning bir nechtasini birdaniga almashtirishadi (masalan, K174XA 42
superheterodin FM radio qabul qilgichining barcha tugunlarini o'z ichiga oladi! 18).
Operatsion kuchaytirgichlar.
Taqqoslovchilar.
Signal generatorlari.
Filtrlar (shu jumladan piezo filtrlari).
Analog multiplikatorlari.
Analog attenuatorlar va o'zgaruvchan kuchaytirgichlar.
Elektr ta'minoti stabilizatorlari: kuchlanish va oqim stabilizatorlari.
Quvvat manbaini almashtirish uchun boshqarish chiplari.
Signal konvertorlari.
Sinxronizatsiya sxemalari.
Har xil sensorlar.
Analog mikrosxemalar tovushni kuchaytirish va ovozni takrorlash
uskunalarida, video magnitafonlarda, televizorlarda, aloqa vositalarida,
o'lchash asboblarida, analog kompyuterlarda, ikkinchi darajali quvvat
manbalarida va boshqalarda ishlatiladi.
KR1170EN8 mikro chiziqli kuchlanish stabilizatorining quvvat
manbalarida (KP1170EN12, LM317).
Kommutatsion kuchlanish regulyatorlari (LM2596, LM2663).
Videokameralarda va kameralarda
Faks CCD matritsasidan (ICX404AL) olingan CCD o'lchagich.
CCD qator (MLX90255BA).
Ovozni kuchaytirish va ovozni qayta ishlab chiqarish uskunalari Ovoz
chastotasi kuchaytirgichlari (LA4420, K 174UN5, K174UN7).
Stereofonik uskunalar uchun er-xotin UMZCH (TD A2004, K174UN15,
K174UN18).
Har xil regulyator (K174UN10 - ikki kanalli UMZCH chastotali javobni
elektron sozlash, ikki kanalli ovoz va balansni boshqarish).
O'lchash asboblarida Bosim sezgichlari (MP3V 510019).
Magnit maydon sensorlar (UR1101XP30 20).
Harorat sensori (L 1V1335121, MAX661322).
Radio uzatish va radio qabul qilish moslamalarida AM signal detektorlari
(K175DA 1). FM signal detektorlari (K174U P).
Mikserlar (K174PS1).
Yuqori chastotali kuchaytirgichlar (K157XA1).
O'rta chastotali kuchaytirgichlar (K157XA2, K171UR1).
Bitta chipli radiolar (K174XA10).
Televizorlarda K174UN12 radiokanali (K174U P8 - AGC kuchaytirgichi, IF
tasvir va ovozni aniqlovchi, K174UP2 - IF kuchlanish kuchaytirgichi, sinxron
detektor, video signalni kuchaytirgich, kalitlarni avtomatik yig'ishni boshqarish
tizimi).
Rangli kanalda (K174A F5 - R-, G-, B-signal signallari, K174XA8 - elektron
kalit, kuchaytirgich-cheklovchi va rangli ma'lumot signallarini demodulyatori).
Tekshirish tugunlarida (K174GL1 - ramkalarni skanerlash generatori).
Kommutatsiya, sinxronizatsiya, tuzatish va boshqarish zanjirlarida, sinxron
signalning amplitudali tanlagichi, puls generatori (gorizontal chastotaning K174A
F1, signal chastotasi va fazasini avtomatik ravishda sozlash moslamasi, gorizontal
tekshiruvning harakatlantiruvchi pulslarining pasayishi, K174UP1 - yoritish
signalining kuchaytiruvchisi va chiqish signalining elektron regulyatori ". ").
Ishlab chiqarish Integral elementlarning submikron o'lchamlariga o'tish AIMS
dizaynini murakkablashtiradi. Masalan, qisqa eshik uzunligi bo'lgan MOS
tranzistorlari analog birliklarda ulardan foydalanishni cheklaydigan bir qator
xususiyatlarga ega: past chastotali miltillovchi shovqinning yuqori darajasi;
poliklinika kuchlanishida va qiyalikda kuchli tarqalish, katta differentsial kuchlanish
va ish kuchaytirgichlarining uzilib qolishi paydo bo'lishiga olib keladi; chiqish
kichik signalining qiymati faol yuk bilan kaskadlarning qarshiligi va kuchayishi;
ta'minot kuchlanishining pasayishiga va dinamik diapazonning pasayishiga olib
keladigan pn birikmalarining va drenaj manbai bo'shliqlarining past kuchlanish.
Hozirgi vaqtda analog mikrosxemalar ko'plab kompaniyalar tomonidan ishlab
chiqarilmoqda:
Analog
Qurilmalar,
Analog
Mikroelektronika,
Maksim
Integratsiyalashgan Mahsulotlar, Milliy Yarimo'tkazgich, Texas asboblari va
boshqalar.
Raqamli integral mikrosxemalar (raqamli mikrosxemalar) diskret funktsiya
qonuniga muvofiq o'zgaradigan signallarni konvertatsiya qilish va qayta ishlash
uchun mo'ljallangan integral mikrosxemalar. Raqamli markazda - bu ikkita barqaror
holat tranzistorni ishlatishda integrallarga ega: kalitlar mikrosxemalar kalitlarini
beradi va yopiq. ochiq Tranzistorning turli xil mantiqiy, tetikli va boshqa integral
mikrosxemalarni yaratish imkoniyati. Raqamli integral mikrosxemalar elektron
kompyuterlarning
diskret
ma'lumotlarini
qayta
ishlash
moslamalarida
(kompyuterlar), avtomatlashtirish tizimlarida va boshqalarda qo'llaniladi.
Mantiqiy elementlar Triggerlar hisoblagichlari registrlari bufer o'zgartirgichlar
Enkoderlar dekoderlari
Raqamli taqqoslagich
Multipleksorlar
Demultiplexers qo'shimchalari
Yarim qo'shimchalar
ALU tugmachalari (mikrokontrollerlar) (shu jumladan ALU tugmachalari)
Mikrokontrollerlar Kompyuterlar uchun protsessorlar)
Bitta chipli mikrokompyuterlar
PLCs va xotira modullari (dasturlashtiriladigan mantiqiy integral mikrosxemalar)
Raqamli integral mikrosxemalar analoglarga qaraganda bir qator afzalliklarga
ega: Taqqoslash Qisqartirilgan quvvat iste'moli raqamli elektronikada pulsli elektr
signallaridan foydalanish bilan bog'liq. Bunday signallarni qabul qilish va
o'zgartirishda elektron qurilmalarning faol elementlari (tranzistorlar) "kalit" rejimida
ishlaydi, ya'ni tranzistor yuqori darajadagi signalga mos keladi (1) yoki "ochiq" -
"Yopiq" - (0), birinchi holda tranzistor orqali kuchlanish pasaymaydi, ikkinchisida - u
orqali oqim bo'lmaydi. Ikkala holatda ham tranzistorlar ko'pincha oraliq (faol)
holatda bo'lgan analog qurilmalardan farqli o'laroq, quvvat sarfi 0 ga yaqin. Raqamli
qurilmalarning yuqori shovqin immuniteti yuqori (masalan, 2,5-5 V) va past (0-0.5
V) signallar o'rtasidagi katta farq bilan bog'liq. Vaziyat xatosi shunday aralashuv
darajasida mumkinki, yuqori daraja past va aksincha, deb talqin etiladi, ammo bu
dargumon.
Bundan tashqari, raqamli qurilmalar xatolarni tuzatish uchun maxsus kodlardan
foydalanishlari mumkin. Yuqori va past darajadagi signallarning holati (mantiqiy
"O" va "1") darajalari va ularning ruxsat etilgan darajada keng doirasi raqamli
texnologiyalarni raqamli texnologiyalarni integral texnologiyadagi elementlar
parametrlarining muqarrar tarqoqligini sezgir qiladi, tarkibiy qismlarni tanlash va
raqamli sozlash elementlarini sozlash zaruratini yo'q qiladi. qurilmalar. Analog-
raqamli kontaktlarning zanglashiga olib borish - Diskret funktsiya qonuniga ko'ra
o'zgaradigan signallarni doimiy funktsiyalar qonuniga ko'ra o'zgaradigan
signallarga va aksincha, o'zgartiradigan analog-raqamli integral zanjir (analog-
raqamli mikrosxemalar). Ko'pincha bitta mikrosxemada bir vaqtning o'zida bir
nechta qurilmalarning funktsiyalari bajariladi (masalan, ketma-ket yaqinlashgan
ADClar DACga ega, shuning uchun ular ikki tomonlama konversiyalarni amalga
oshirishi mumkin).
Funktsiyalari analogdan-raqamli raqamli IClarga bajarilishi mumkin bo'lgan
qurilmalarning ro'yxati (to'liq bo'lmagan): raqamli-analog (DAC) va analog-
raqamli-raqamli konvertorlar (ADC); analog multipleksorlar uchun mo'ljallangan
integral sxemasi (raqamli (de) multipleksorlar faqat raqamli ims bo'lsa, analog
multipleksorlar raqamli mantiqiy elementlarni o'z ichiga oladi (odatda dekoder) va
analog davrlarni o'z ichiga olishi mumkin)%; raqamli hisoblash sintezatorlari
(DCS); transversiya qurilmalari (masalan, Ethernet interfeysi tarmoq uzatuvchisi)
3; modulyatorlar va demodulyatorlar; radio modemlar, teletekst dekoderlar, U HF-
radio-matn; Tez Ethernet va optik liniya transversiyalari; Dial-Up modemlari;
raqamli TVB qabul qilgichlari; sichqonchaning optik sensori; elektron qurilmalar
uchun quvvat mikrosxemalari - stabilizatorlar, kuchlanish o'zgartirgichlar, quvvat
almashtirgichlar va hk.; kommutatorli kondansatörlerdagi qurilmalar; raqamli
attenuatorlar; fazali qulflangan pastadir (PLL); kalitlari; soat chastotasi generatorlari
va restavratorlari; tayanch matritsa kristallari (BMC): ikkala analog va raqamli
aylanishlarni o'z ichiga oladi. Chip seriyasi: 1959 yilda AQShda ixtiro qilinganidan
beri
IC
Doimiy
ravishda
tezkor
hududlarni
takomillashtirish
Integral
mikrosxemalarni ishlab chiqarish ularning ishlab chiqarish hajmining keskin
o'sishiga va tannarxning pasayishiga olib keldi. MS dan foydalanish natijasida
nafaqat murakkab ixtisoslashtirilgan qurilmalarda (masalan, kompyuterlarda), balki
turli xil o'lchash vositalarini boshqaradigan va murakkablashtiradigan vositalarda
ham foydalanish mumkin bo'ldi. taraqqiyot Iste'molchilar nazorati doirasi
kengaymoqda.
AJ murakkabligining xarakteristikasi bu har ikkala tizim tomonidan
baholanadigan integratsiya darajasidir. doimiy elementlar soni (LE) [Mantiq (al)
mantiqiy element / komponent / eshik / birlik) yoki kristallga joylashtirilgan
tranzistorlar soni bo'yicha. Integratsiya darajasiga qarab AX bir nechta toifalarga
bo'linadi: MIS, SIS, BIS, VLSI, UBIS (mos ravishda, erkak, o'rta, katta, juda katta,
ultra katta IS). Analog va raqamli mikrosxemalar ketma-ket ishlab chiqariladi.
Seriya bu bajariladigan va birgalikda foydalanishga mo'ljallangan mikrosxemalar
guruhidir. Bir xil seriyadagi mikrosxemalar, qoida tariqasida, quvvat manbalarining
bir xil kuchlanishiga ega, kirish va chiqish qarshiligi bo'yicha, bitta dizaynga va
texnologik signallarga ega bo'lgan darajalarda joylashgan. 2872SP uy-joylari sirtini
o'rnatish
moslamasi IC uylari O'rnatilmagan elektron plataga o'ralgan
mikrosxemalar, bosilgan elektron plataga payvandlangan. Mikrosxemalar qutisi
mikrosxemalar
kristalini
tashqi
ta'sirlardan
himoya
qilish,
shuningdek
mikrosxemani elektron sxemaga o'rnatish qulayligi uchun mo'ljallangan.
Haqiqiy korpus (plastmassa, kam keramika), kirish, markalash orqali kristallni
tashqi kontaktlarning zanglashiga elektr bilan ulash uchun dielektrik o'tkazgichlar
to'plamini o'z ichiga oladi.
Mikrosirkulyatsiya uchun ko'plab variantlar mavjud, ular mikrosirkulyator
pinlari soni, o'rnatish usuli va ishlash sharoitlari bilan farq qiladi. Yig'ish
texnologiyasini soddalashtirish uchun chip ishlab chiqaruvchilari xalqaro
standartlarni ishlab chiqqan holda ishlarni birlashtirishga harakat qilmoqdalar.
Ba'zan mikrosxemalar paketsiz dizaynda ishlab chiqariladi - ya'ni himoya
qilinmagan kristall. Paketlanmagan mikrosxemalar odatda gibrid mikrosxemaga
o'rnatish uchun mo'ljallangan. Ommaviy arzon mahsulotlar uchun to'g'ridan-to'g'ri
bosilgan elektron kartaga o'rnatish mumkin.
Maxsus nomlar - Intel birinchi bo'lib Intel 4004 mikroprosessor funktsiyasini
bajaradigan mikrosxemani ishlab chiqardi. Yaxshilangan 8088 va 8086
mikroprotsessorlar asosida TVM kompaniyasi o'zining mashhur shaxsiy
kompyuterlarini chiqardi. Mikroprotsessor kompyuterning yadrosini tashkil qiladi,
qo'shimcha funktsiyalar, masalan, tashqi vositalar bilan aloqa maxsus ishlab
chiqarilgan chipsetlar (chipset) yordamida amalga oshirildi. Birinchi kompyuterlar
uchun to'plamdagi mikrosxemalar soni o'nlab va yuzlab hisoblangan, zamonaviy
tizimlarda bu bitta, ikkita yoki uchta mikrosxemalar to'plami. Yaqinda protsessorda
tendentsiyalar (xotira boshqaruvchisi, PCI Express avtobus boshqaruvchisi) paydo
bo'ldi. O'rnatilgan RAM va ROM, xotira va kirish / boshqarish kontrollerlari va
boshqa qo'shimcha funktsiyalari bo'lgan mikroprotsessorlar mikrokontrollerlar deb
ataladi.
Jahon bozori - 2017 yilda global mikrosxemalar bozori 700 milliard dollarga
baholandi (24 - Asosiy ishlab chiqaruvchilar va eksportchilar Osiyoda joylashgan:
Singapur (115 milliard dollar), Janubiy Koreya (104 milliard dollar), Xitoy (80) , $
1 milliard) va Malayziya (55,7 milliard dollar), Evropaning eng yirik eksportchisi
Germaniya (1.4 milliard dollar), AQSh-AQSh ($ 28.9 milliard). chipset funktsiyalari
Xitoy (207 milliard dollar), Gonkong (168 milliard dollar), Singapur (57.8 milliard
dollar), Janubiy Koreya (38.6 milliard dollar) va Malayziya (37.3 milliard dollar) .).
Integral mikrosxemalar - bu elektron elementlarni o'z ichiga olgan va ma'lum bir
turdagi korpus ichida ishlab chiqarilgan ingichka yarimo'tkazgichli gofretlarda
tayyorlangan elektron moslamalar. MIS [SSI% 3DSmall / Standard Scale
Integration - kichik / standart darajadagi integratsiya darajasi (darajasi)] (bir nechta
o'zgarishlar va juda ko'p qirrali - hatto bitta turdagi LE yordamida (masalan, AND-
NOT) yordamida siz har qanday shaharni qurishingiz mumkin. [MSI 3 O'rta miqyosli
integratsiya] tranzistorlar (odatda 3000 tagacha). SIS shaklida SIS shaklida past
darajadagi registrlar, hisoblagichlar, dekoderlar, qo'shimchalar va boshqalar kabi
tarmoqlar SIS shaklida ishlab chiqariladi. SIS nomenklaturasi kengroq va
diversifikatsiyalangan bo'lishi kerak, chunki ular MIS bilan taqqoslaganda ko'p
qirrali imkoniyatlar kamayadi. Ishlab chiqarilgan standart IClarda yuzlab turdagi
ICS mavjud: LSI% LSI% 3D Katta o'lchovli integratsiya - integratsiyaning katta
(yuqori) darajasi (darajasi)] -MDT eshiklari soni 1000 dan 5000 gacha (ba'zi
tasniflarda) - o'tgan asrning 70-yillari boshlarida ishlab chiqilgan VLSI [VL SI% 3D
juda katta miqyosli integratsiya - integratsiyaning juda katta (yuqori) darajasi yoki
G SI% 3D gigant miqyosli integratsiyasi (ultra katta, ultra yuqori) darajasi (y
integratsiya darajasi] bir chip uchun 100000 dan 10 milliongacha (VLSI) yoki 10
milliondan ortiq (G SI) tranzistorlar yoki mantiq eshiklari mavjud. Tarix -
Mikrosxemalarning ixtiro qilinishi past elektr kuchlanishida yomon elektr
o'tkazuvchanligi ta'sirida namoyon bo'ladigan ingichka oksidi plyonkalarining
xususiyatlarini o'rganishdan boshlandi.
Muammo shundaki, ikkita metallning aloqa nuqtasida elektr aloqasi yo'q edi
yoki u qutb xususiyatlariga ega edi. Ushbu hodisani chuqur o'rganish diyotlarni (a)
kashf qilishga olib keldi - bu juda oz miqdordagi o'nlab elementlarga ega bo'lgan
MS). Eng oddiy LOGIK o'rtacha daraja (daraja) bu MS darajasi 300 dan bir necha
minggacha 500 dan 10000 gacha). Birinchi LSIlar gigant edi - bu MS, keyinchalik
tranzistorlar va integral mikrosxemalar. 1958 yilda mutlaqo boshqa joylarda
yashovchi ikki olim deyarli bir xil bo'lgan integral elektron modelini ixtiro qildilar.
Ulardan biri Jek Kilbi Texas Instruments kompaniyasida ishlagan, ikkinchisi Robert
Noyce kichik yarimo'tkazgichlar ishlab chiqaruvchi Fairchild Semiconductor
kompaniyasining asoschilaridan biri bo'lgan. Ikkalasini ham savol birlashtirdi: "Iloji
boricha ko'proq tarkibiy qismlarni joylashtirish uchun qancha joy kerak?" O'sha
paytda tranzistorlar, rezistorlar, kondensatorlar va boshqa qismlar alohida taxtalarga
joylashtirildi va olimlar ularni yarimo'tkazgich materialdan tayyorlangan yagona
monolitik kristallga birlashtirishga harakat qilishdi. Faqat Kilbi germaniyni
ishlatgan, Noyce esa kremniyni afzal ko'rgan. 1959 yilda ular ixtirolari uchun
alohida patent olishdi - ikki kompaniya o'rtasida qarama-qarshilik boshlandi,
tinchlik shartnomasi va chip ishlab chiqarish uchun qo'shma litsenziyani yaratish
bilan yakunlandi. 1961 yilda Fairchild Semiconductor Corporation integral
mikrosxemalarni chiqargandan so'ng, ular darhol individual tranzistorlar o'rniga
kalkulyatorlarda va kompyuterlarda ishlatila boshladilar, bu hajmni sezilarli
darajada kamaytirdi va ish faoliyatini oshirdi. Birinchi Sovet yarimo'tkazgich
mikrosxemasi 1961 yilda Taganrog radiotexnika institutida L. N. Kolesov
laboratoriyasida yaratilgan. Birinchisi, 1960 yil boshida NII-35da ishlab chiqilgan
(keyinchalik "Pulsar" ilmiy-tadqiqot institutiga o'zgartirilgan) keyinchalik NIIME
(Mikron) ga topshirilgan planar texnologiya asosida ishlab chiqilgan (yaratilgan).
Birinchi mahalliy kremniy integral zanjirini yaratish TC-100 seriyali silikon
mikrosxemalarni harbiy qabul qilish bilan ishlab chiqishga va ishlab chiqarishga
qaratildi (tetiklash sxemasi murakkabligining 37 elementi, Amerika SN-51 seriyali
Texas Instruments-ning analogi).
Qayta ishlab chiqarish uchun namuna prototiplari va silikon integral
mikrosxemalar ishlab chiqarish namunalari AQShdan olingan. Ish NII-35 (direktor
Trutko) va Fryazinskiy zavodi (direktor Kolmogorov) tomonidan ballistik
raketalarni boshqarish tizimining avtonom altimetrida foydalanish uchun mudofaa
buyurtmasi bo'yicha olib borildi. Ishlab chiqishga TC-100 seriyali oltita tipik
integratsiyalashgan kremniy planar aylanishlar kiritilgan va ulgurji ishlab
chiqarishni tashkil qilish NII-35 da uch yil davom etgan (1962 yildan 1965
yilgacha). Yana ikki yil Fryazinoda (1967) harbiy qabul bilan zavod ishlab
chiqarishni o'zlashtirishga sarflandi. [1] Dizayn darajalari Fizik - bitta tranzistorni
(yoki kichik guruhni) chipdagi doplangan zonalar ko'rinishida amalga oshirish
usullari. Elektr - asosiy elektr davri (tranzistorlar, kondensatorlar, rezistorlar va
boshqalar). Mantiq SSSR yarimo'tkazgichli integral kontaktlarning zanglashiga olib
borilishi mantiqiy davrga teng edi (mantiq invertorlari, ILI-NOT, AND-NOT va
boshqalar).
1. Mantiqiy signallar parametrlari Zamonaviy mantiqiy qurilmalarning
jihozlari turli xil texnologiyalar elementlari asosida ishlab chiqariladi (hozirgi
vaqtda asosan TTL va CMOS-larda), ammo mantiq darajalari, qoida tariqasida,
standartlashtiriladi va TTL darajalariga bog'lanadi (1.1-rasm).
Bu erda: 0 - mantiqiy nol; 2.6-5 V - mantiqiy birlik; 0.4-2.6 V - taqiqlangan
davlatning hududi, ya'ni. ushbu darajadagi mantiqiy signal tizimda bo'lmasligi
kerak.
Mantiqiy signal darajasi va uning
polaritesidan qat'i nazar, ikkita mantiq turini
ajratish mumkin (rasm.1.2).
ijobiy - mantiqiy noldan ikkinchisiga
o'tish
paytida
musbat
potentsial
tomon
kuchlanish pasayishi bilan;
salbiy - mantiqiy noldan ikkinchisiga
o'tish paytida manfiy potentsialga nisbatan
kuchlanish pasayishi bilan.
Tekshiruv
paytida
mikroprosessor
tizimidagi haqiqiy yurak urish parametrlari
(pulsning davomiyligi, etakchi va orqadagi
qirralarning davomiyligi) 0,1 dan 0,9 gacha
bo'lgan darajada baholanadi. Shuni ta'kidlash
kerakki, eng yuqori tezlikni olish uchun ular
o'zlarining tezlik xususiyatlari chegarasida, ya'ni.
yurak urish tezligi pulsning davomiyligi bilan
taqqoslanadi. Darbeli signalning xususiyatlari bir
qator parametrlar bo'yicha baholanadi (1.3-rasm):
tnfr, timt, tsfp - etakchi qirraning davomiyligi, pulsning davomiyligi, mos keladigan
chetning davomiyligi; U amplituda - bu puls signalining amplitudasi; b b2 - aloqa
liniyalari va faol elementlardagi parazitar kapasitanslar va indüktanslar bilan bog'liq
bo'lgan puls signalining kuchayishi. 1.2. Mikroprosessor tizimlarining kontakt
zanjirining asosiy qoidalari Mikroprosessor texnologiyasi juda tez rivojlanmoqda va
mikroprosessor uskunalari avlodlarining o'zgarishi har 1,5-2 yilda bir marta sodir
bo'ladi, elementlar bazasida sezilarli o'zgarish 2-4 oyni tashkil qiladi.
Mikroprosessor
texnologiyasining
jadal
rivojlanishi
mikroprosessor
texnologiyasining
asoslarini
o'rganish
uchun
material
tanlashda
jiddiy
qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Muallifning fikriga ko'ra, asosiy e'tibor
mikroprotsessor tizimlari konstruktsiyalari elementlari va birikmalarining asosiy
o'zgarmas tamoyillarini o'rganishga qaratilishi kerak. Iloji bo'lsa, ularning rasmlari
mikroprosessorlar seriyasining eng oddiy to'plamlarida bajarilishi kerak, bunda har
bir
funktsiyada
alohida
apparat
ta'minoti
mavjud.
Mikroprosessor
mikroprosessorlari to'plamlari. Mikroprosessorlar to'plami - kirishlardagi mantiqiy
signallar darajalari bilan birlashtirilgan, mikroprosessor tizimining tezligiga
mutanosib bo'lgan LSI to'plamidir. Mikroprosessorni boshqarish tizimi (MPSS),
mikroprosessorning LSI-ga qo'shimcha ravishda, MS tasodifiy kirish xotirasi
(RAM, RAM-tasodifiy kirish xotirasi), faqat o'qish uchun mo'ljallangan xotira
(ROM, ROM-o'qiladigan xotira) va "qattiq tizim" ga xos bo'lgan mikrosxemalar,
odatda boshqaruv tizimining elementlari o'rnatilgan. To'liq Mantiq "qurilishini
ta'minlash uchun asos (dekoderlar, mantiqiy elementlar, hisoblagichlar,
multipleksorlar, shakerlar, registrlar). Mavjud avtobus mikroprotsessor tizimlarini
hisobga olsak, turli vaqt avlodlarining element bazasiga asoslangan mikroprosessor
tizimlariga xos bo'lgan quyidagi tizimlarni ajratib ko'rsatishimiz mumkin.
Avtobusni tashkillashtirish Avtobus - bu elektr pallasidagi elementlar, elektr
signallari orasidagi bir qator elektr ulanishlaridir. Maqsadlariga muvofiq avtobuslar
uch turga bo'linadi: - manzil avtobuslari - mikroprosessorni tashqi, unga,
qurilmalarga murojaat qilish (kirish) uchun; bitta turdagi uzatish funktsiyalarini
bajaradigan mikroprosessor asosidagi inshootlarning o'rnatilgan tamoyillari MSU-
ning funktsional ma'lumotlar avtobus tugunlari o'rtasida ma'lumot uzatish, unga va
unga xizmat ko'rsatadigan mikrosxemalar 8, 16, 32, 64 xizmatiga ega bo'lishi
mumkin, bu ma'lumotni ikki raqamda, u va elementlarga yuborish imkoniyatini beradi,
ikki tomonlama, yo'naltirilgan; - boshqaruv avtobusi - ishlab chiqarilgan boshqaruv
signallarini uzatish uchun. mikroprosessor va boshqa yirik tizim boshqaruvchisi
integral mikrosxemalar (LSI). Joylashuviga qarab, avtobuslar uch
turga bo'linadi: 1-N blokning ma'lum bir
taxtasida joylashgan va tizim avtobusidan
haydovchilar (SHF) kuchaytirgichlari bilan Z-
holatiga ega, tizim avtobus boshqaruvchisi (CSB)
tomonidan
boshqariladigan
chiqishlarda; - tizim - MPSU-ning bir nechta
bloklarini yaxlit birlikka va qoida tariqasida
birlashtirilgan raqam bilan (ma'lumot, boshqarish,
quvvat manbai va boshqalar uchun ulagichning har
bir kontaktiga berilgan manzil) birlashtirish;
tashqi - signal darajasi, qarshilik va vaqt
xususiyatlari jihatidan tashqi
qurilmalar bilan taqqoslash uchun maxsus LSI va kuchaytirgichlardan iborat
interfeysdan foydalangan holda tashqi qurilmalar bilan aloqa qilish uchun. Ushbu
uchta avtobuslarning har biri (mahalliy, tizimli va tashqi) manzil, ma'lumotlar va
boshqaruv avtobuslarining to'liq yoki qisman qismini o'z ichiga oladi. Tarkibiy
jihatdan, uchta uchta avtobusning bir-biri bilan o'zaro ta'siri odatiy sxemaga ega (1.4-
rasm). Muayyan boshqaruv tizimi uchun mantiqiy zanjirning individual sintezi va
elementlarning mutlaqo individual ulanishi talab etiladigan "qattiq mantiq" ga
asoslangan tizimlardan farqli o'laroq, dasturlashtiriladigan LSIlarga asoslangan
sxemalar birlashtirilgan. Barcha LSI va barcha qurilmalarning avtobuslarga ulanishi bir
xil, ya'ni. LSI yoki qurilmalarning manzil kirishlari - manzil avtobusiga, LSI
ma'lumotlari - ma'lumotlar avtobusiga, mavjud boshqarish kirishlari - boshqaruv
avtobusiga. Amaliyot jarayonida mikroprosessor tizimining barcha qurilmalari bir- biri
bilan haqiqiy elektr o'zaro ta'sirining variantlari, "qattiq mantiq" ga asoslangan
tizimlardan farqli o'laroq, LSI va tizim tugunlari orasidagi elektr aloqalari doimiy va
o'zgarishi qiyin bo'lgan dasturlarning xilma-xilligi bilan belgilanadi.
"Qattiq mantiqqa" asoslangan LSIlardan farqli o'laroq, "dasturlashtiriladigan
mantiq" ga asoslangan LSI-lar, mumkin bo'lgan ish rejimlaridan birida oldindan
dasturlashsiz ishlamaydi. LSI dasturlash qobiliyati ushbu LSIning ishlashining mumkin
bo'lgan ko'plab rejimlaridan birini tanlashdan iborat. LSI ish rejimi LSI- ning
"boshqaruv so'zi" registriga (RUS) "boshqarish so'zi" baytini yozish orqali tanlanadi.
Ushbu registrdagi ma'lumotlar LSI-ning ichki moslamalari tomonidan uning ichki
tuzilishining mos keladigan kommutatsiya rejimi uchun ishlatiladi, dasturlashtiriladigan
taymer K580VI53 dasturiy ta'minot va apparat boshlanadigan kechiktirilgan
multivibratorga ega, chastota taqsimlagichi, kvadrat to'lqin generatori, strobe generatori.
Ya'ni, ularni "qattiq mantiq" ning oddiy diskret elementlari ustiga qurishda,
kontaktlarning zanglashiga olib keladigan mutlaqo boshqacha bo'lgan qurilmalarni
almashtiradi. Bir dasturlashtiriladigan LSI "qattiq mantiq" asosida bir qator qurilmalarni
almashtirishi mumkin. Masalan, 580BB 55 parallel interfeysi yuzlab qattiq mantiqiy I /
O qurilmalarini almashtiradi. LSI ning dasturlashtirilishi foydalanish maydonini
kengaytiradi va to'liq boshqaruv mikroprotsessor tizimini yaratish uchun zarur bo'lgan
LSI to'plamini keskin kamaytiradi. Bundan tashqari, ba'zi bir dasturlashtiriladigan
LSIlar har bir mashina aylanishining boshida chiqarilgan mikroprotsessorning "status
so'zini" ushbu mashina aylanishida ishlash xususiyatini o'zgartirish uchun ishlatishi
mumkin. To'xtatish printsipi Ushbu tamoyil tashqi qurilmalar va talabga binoan
LSIlarga xizmat ko'rsatish imkoniyatini apparat vositasida amalga oshirishdan iborat. Bu
shuni anglatadiki, tashqi qurilmaning o'zi, agar kerak bo'lsa, mikroprotsessor tomonidan
xizmat ko'rsatishni talab qilishi mumkin. Talabga binoan xizmat ko'rsatiladigan
qurilmalar sonini ko'paytirish uchun, sakkiztagacha tashqi qurilmalarga xizmat
ko'rsatadigan va bunday kontaktlarning zanglashiga olib boradigan, xizmat
ko'rsatiladigan qurilmalar sonini o'nlablarga ko'paytiradigan maxsus LSI-lar ishlatiladi,
masalan, 580BH59. Bunday LSI-larda xizmat ko'rsatuvchi qurilmalarning martabasini
(ketma-ketligini) belgilash uchun dasturiy va dasturiy ta'minotlar mavjud. Intel va
boshqa LSI-larda qurilgan zamonaviy mikroprosessor tizimlarida mikroprosessor
tizimining funktsional asboblari (klaviatura, kirish / chiqish portlari, taymer va
boshqalar) allaqachon o'nlab raqamlarga ega. Masalan, ish rejimlari: ba'zida tubdan,
uning maqsadi, standartga tayinlangan oltita talab qilish xizmati protsessor vaqtini
qisqartirishi mumkin, chunki bu faqat tashqi qurilma so'raganda sodir bo'ladi - yangi
ma'lumotlar mavjud. TIZIMning modulliligi U blokdan, funktsional birliklarning modulli
bajarilishidan va umuman MPSU dizaynini ularni yagona tizim avtobusi bilan
birlashtirishdan iborat. Modullik tugunlarni ko'paytirish jarayonining soddaligini
ta'minlaydi Modullik va miqyoslilik mikroprosessor signallari darajasida ham
ta'minlangan -uning dizayni butun mikroprotsessor tizimining blok ishlashini tashkil
qilishga imkon beradigan signallardan iborat. Agar ikkitadan ko'p blok bo'lsa, LSI
avtobus arbitrajidan foydalaniladi, bu tizim almashinuvini ma'lumot almashish uchun
bloklar yordamida tashkil qilishni ta'minlaydi. Har qanday vaqtda, ikkita blok - qabul
qiluvchi va ma'lumot uzatuvchi tizim avtobusiga ulangan - boshqa barcha bloklar tizim
avtobusidan blok haydovchilaridan foydalanib, tizim avtobusiga ulanadi. operatsion
tizimlari. navbat bilan Shunday qilib, mikroprotsessor tizimida hozirgi vaqtda
bloklarning bir-biriga ulanishi doimiy emas, lekin dastur tomonidan o'rnatiladi va juda
ko'p sonli variantlar bo'lishi mumkin. Xotiraga to'g'ridan-to'g'ri kirish (DMA) printsipi
Bu to'g'ridan-to'g'ri xotira (DMA) uchun maxsus LSI yordamida protsessorni chetlab
o'tib, tashqi vositalardan (protsessorga nisbatan) MPSU xotirasiga tezkor ma'lumot
uzatish imkoniyatidan iborat. ma'lumotlarni yuborish uchun bir nechta kanallarga ega
(zamonaviy tizimlarda 7 DMA kanali). BIS PDP protsessorni odatdagi ishdan bo'shatadi
- ma'lumotlarni xotiraga uzatish - bu operativ xotirada joylashtirilgan ma'lumotlarga
mantiqiy va matematik ishlov berish funktsiyalarini qoldirib. PDA-dan foydalanish
ma'lumotni mikroprotsessor tizimining RAM-ga yuborish tezligini sezilarli darajada
oshiradi. Turli xil tezlikda ishlaydigan qurilmalar bilan ishlash O'z faoliyatini
mikrosxemalar
va
turli
tezlikdagi
qurilmalar
bilan
moslashtirish
uchun
mikroprosessorning ishini unga nisbatan sekin ishlaydigan moslama bilan ishlashini
muvofiqlashtiruvchi mikroprosessor signallarining maxsus juftligi mavjud, ular sekin
ishlaydigan qurilmaning o'zi tomonidan belgilanadi. Mikroprosessor nazorati
Mikroprosessor tizimining alohida elementlarining ishlashini boshqarishni tashkil etishda
ikkita yondashuv mavjud. Uskuna nazorati deb nomlangan birinchi yondashuv
mikroprotsessorning signalizatsiya moslamasi imkoniyatni beradi deb taxmin qiladi.
Loyihalash jarayonida ushbu kod va ta'sir etuvchi signallar to'plami o'rtasida aniq bir
yozishmalarni o'rnatish uchun zarur bo'lgan kechikishlar ma'lum mantiqiy elementlar
orasidagi doimiy aloqalar. Ushbu yondashuv ushbu birikmalarning tizimsizligi va
ularning dizaynida biron bir tuzilish printsipining yo'qligi bilan tavsiflanadi. Ikkinchi
yondashuv mikro dasturni boshqarish deb ataladi. Dizayn metodologiyasini
soddalashtirishni va boshqaruv moslamalarini tuzilishida ma'lum bir tizimni ta'minlaydi.
Amalda, elementlar orasidagi nazorat ROM-da joylashgan ma'lum bir dastur yordamida
elementlar orasidagi ulanishlarni o'zgartirish asosida amalga oshiriladi. Bunday holda,
ishga tushirish tugundan tashqarida minimal ma'lumotlarni talab qiladi, tugun o'z ichki
LSI mikro dasturiga muvofiq ishlaydi. Uni ishga tushirish ushbu jihozning ishlash
variantlaridan birini tanlashni o'z ichiga oladi. Yuqoridagi printsiplar MPSU-da apparat
ikki xil usulda amalga oshiriladi: printsiplardan birini amalga oshiradigan
ixtisoslashtirilgan dasturlashtirilgan LSIlarni ishlab chiqish orqali, masalan, uzilishlarga
xizmat ko'rsatish - to'g'ridan- to'g'ri xotiraga kirishga xizmat ko'rsatuvchi LSI interrupt
boshqaruvchisi - to'g'ridan- to'g'ri xotiraga kirishning to'g'ridan-to'g'ri kirish kanallari,
blok-tashkilot - LSI tizimi avtobus arbitri va boshqalar. Yuqoridagi ish printsiplarini
qo'llab-quvvatlaydigan bir qator mikroprotsessor nazorat signallari, masalan, tanaffus
xizmati - bir juft signallarni so'rash / xizmatni tasdiqlash, tizim avtobusini, ishlaydigan
va sekin qurilmalar bilan ishlashga ruxsat / so'rovni blokirovka qilish - kechiktirishni /
tasdiqlashni so'rash va hk LSI va qurilmaning mikroprotsessor tizimidagi ahamiyatiga
qarab har bir LSI va har bir qurilmaga quyidagi manbalar ajratiladi: MPSU manzil
manzilidagi manzil. Ushbu manba barcha LSI va mikroprotsessor tizim qurilmalari
uchun talab qilinadi. Bunday holda, LSI va qurilmalarga texnik xizmat ko'rsatish faqat
ushbu dasturga muvofiq protsessor tashabbusi bilan amalga oshiriladi. Talab bo'yicha
xizmat ko'rsatish uchun to'xtatish raqami. Bunday holda, agar kerak bo'lsa,
mikroprotsessor tashabbusi bilan xizmatni qurilmaning o'zi so'rashi mumkin. Zamonaviy
mikroprosessor tizimlarida o'nlab mavjud. Interrupt raqamlari taymer, klaviatura, ketma-
ket va parallel portlar kabi eng muhim majburiy qurilmalarga tayinlanadi va
standartlashtiriladi. Ushbu xizmat turi eng oqilona hisoblanadi, chunki qurilma yangi
ma'lumotlar mavjud bo'lganda mikroprosessor tomonidan xizmat ko'rsatiladi. Xotiraga
to'g'ridan-to'g'ri kirish kanali. U mikroprotsessorni chetlab o'tib, katta hajmdagi
ma'lumotlarni RAMga uzatish va saqlash uchun eng muhim qurilmalarga ajratilgan.
Turli mikroprosessorlarda bunday kanallar 2 dan 7 gacha. xotira protsessorni tashqi
qurilmadan ma'lumotni uzatishning odatiy ishidan va xotiraga to'g'ridan-to'g'ri kirish
uchun (DMA) ixtisoslashgan LSI qurilmasi bilan ishdan bo'shatadi. Mikroprosessor o'z
vaqtini faqat ushbu dastur bo'yicha ishlov berishga va mikroprosessor tizimida
boshqarish harakatlarini ishlab chiqishga sarflaydi. Mikroprosessor tizimini ishga
tushirishdan oldin, yangi uskunalar yoki yangi dasturlarni o'rnatishdan oldin, tizim
konfiguratsiya qilingan, ya'ni. har bir qurilmaga uning qiymati, ishlash xususiyatlari va
yuborilgan ma'lumot miqdoriga qarab zarur resurslar ajratilgan. Zamonaviy operatsion
tizimlar (UNIX, Linux, Windows, OS / 2 va boshqalar) odatda quvvat yoqilganda va
yangi bloklar ishga tushganda tizimning dastlabki konfiguratsiyasini bajaradi -
"PlugandPlay" deb nomlangan qo'llab-quvvatlash tizimi.
| 