1-lekciya cifrlı qurilmalardi joybarlawǵa kirish faniga kirish reja

S_i = X_i Y_i C_i = (p_i G_i ) C_i =(p_i ) C_i = (p_i G_i ) C_i
Tez ótkeriwli tórt raziyadli jıynagishlar KISlar kórinisinde islep shiǵarıladı (mısalı, K155IM3 mikrosxemalari).
Tekseriw ushın sorawlar

1. 
   Tolıq qosıwshı logikalıq element qalay jasaladı?
   
2. 
   Yarım qosıwshı logikalıq element qalay jasaladı?
   
3. 
   Eki razryadlı tolıq qosıwshı logikalıq element funksiyasın keltiriń.
   

7-Tema:Baǵdarlamalanɪwshɪ logikalɪq qurɪlmalar
Joba:

1. 
   Baǵdarlamalanɪwshɪ logikalɪq qurɪlma haqqɪnda tiykarǵɪ túsinik
   
2. 
   Negiz matricali kristallar
   

Aldɪńǵɪ lekciya hám laboratoriyalɪq jumɪslar waqtɪnda kishi hám orta integracıya dárejesindegi logikalıq ISlar tiykarında dúzilgen cifrlı qurılmalar kórip shɪǵɪldɪ. ÚIS hám OIS lardı qollaw olardıń arnawlı qásiyetlerinen kelip shıqqan halda tómendegilerge múmkinshilik jaratadɪ:

• 
  isenimlilik hám tezlikti asırıw;
  
• 
  tutınıw quwatlɪlɪǵı hám ólshemlerdi kemeytiriw;
  
• 
  yaki tutınıw quwatlɪlɪǵı hám ólshemleri ózgerissiz qalǵan halda, apparaturanıń funkcional imkaniyatların keńeytiriw.
  

Demek, túrli wazıypalar ushɪn arnalǵan ÚIS hám OIS lar jasalıwındaǵı universallıq hám ózine túser bahasınɪń arzanlɪǵɪ sıyaqlı abzallıqlarǵa iye. Bul onsha úlken bolmaǵan kólemdegi apparaturalardı islep shıǵarıwda júda áhimyetli sanaladı. Bunıń ushın IS islep shıǵarıwshı kompanıyalar bir, yaǵnıy universal foto shablonlar jıyındısınan paydalanadı. Talap etilgen algoritmdi bolsa tikkeley islep shıǵarıwshınıń ózi ishki apparaturanı ózgertip (programmalaw járdeminde) payda etedi. Mikroprocessorlardı hám IS lardı baǵdarlamastırıw – bul basqa-basqa túsinikler bolıp tabılatuǵınlɪǵɪn atap ótiw orɪnlɪ.

Isenimlilikti hám tezlikti asırıw úlken IS ishki strukturasınıń turaqlılıǵı, sırtqı baylanıslardı minimallastırıw, elementler sanı hám ishki baylanıslardı kóbeytiriw esabınan ámelge asırıladı.

Baǵdarlamastırılatuǵın turaqlı yad qurılmaları (BTYQ) hám baǵdarlamastırılatuǵın logikalıq matricalar (BLM) IS lardıń birinshi baǵdaramalıq paydalanıwshıları bolıp esaplanadı. Bul jerde BLM BTYQ nıń bir túri bolɪp esaplanadı.

LAF tı algebralıq ańlatıwda yaki dizyunktiv, yaki konyunktiv normal forma qollanıladı. Dizyunktiv normal forma (DNF) ta LAF ápiwayı logikalıq kóbeymelerdıń logikalıq jıyındısın payda etiledi. Demek, DNF da kelitirilgen LAF tı texnikalɪq jɪynaw ushɪn konyunkciya hám dizyunkciya blokları talap etiledi. Konyunkciya blogı HÁM logikalıq elementler matricası (kóbeytiw matricası) nan, dizyunkciya blogı bolsa – YAKI logikalıq elementleri matricası (jıyındı matricası)nan ibarat bolıwı kerek. Olardı izbe-iz jalǵap hám sazlap qálegen túrdegi LAF tı payda etiw múmkin. Sazlaw ushɪn tayar bolǵan ÁLIS (ápiwyɪ logikalɪq IS) kóbeyme hám jıyındı matricalarınan tısqarı kiris buferi - invertorlar matricasına da iye boladı.

10.1-súwret.ÁLISnɪń baǵdarlamalastɪrɪwdan aldinǵɪ duzilisi sxemasɪ.

ÁLIS Iardɪ 3 túrli usɪl menen joybarlastɪrɪw múmkin:

• 
  HÁM matricasɪn ózgertpesten aldɪn YAKI matricasɪnɪń dúzilisin joybarlastɪrɪw;
  
• 
  YAKI matricasɪn ózgertpesten aldɪn HÁM matricasɪnɪń dúzilisin joybarlastɪrɪw:
  
• 
  eki matrica dúzilisin joybarlastɪrɪw.
  

Baǵdarlamalastɪrɪwdɪń birinshi usɪlɪ BTYQ lardɪ, ekinshi usɪlɪ BLM IS lardɪi, úshinshi usɪlɪ bolsa BLM lardɪ dúziwde qollanɪladɪ.Úsh logikalɪq ózgeriwshili BLM nɪ ámelge asɪrɪwshɪ ÁLIS sxemasɪ 10.2-súwrette keltirilgen. X kiriw ózgeriwshileriniń inversiyasɪ kiriw buferiniń invertor matricalarɪnda ámelge asɪrɪladɪ. Baǵdarlamalastɪrɪwdan aldɪn barlɪq shinalar óz-ara shártli ráwishte (/) belgi menen ańlatilǵan sɪmlar arqalɪ baylanɪstɪrɪladɪ.

Mɪsal retinde, artɪqsha baylanɪslar alɪp taslanǵannan keyin, bul sxema qanday kóriniske iye bolɪwɪn kórip shɪǵamɪz:

(10.1)
Maǵlɪwmat ushɪn. Birinshi bolɪp - eriwshi sɪmlar járdeminde baǵdarlamalastɪrɪlatuǵɪn bipolvar tranzistorlɪi texnologiyada orɪnlanǵan BLM lar jaratɪlǵan (máselen, TTMSH-texnologiyada orɪnlanǵan bir márte baǵdarlamalanɪwshɪ KP556RT1 hám KP556RT2 BLMlar). BLM lar jáne arnawlɪ baǵdarlamalarda da baǵdarlamalanadɪ.

Keyin ala, KMDYA-texnologiyada orɪnlanǵan eriwsheń sɪmlɪ, jáne keyinrek jazɪlǵan maǵlɪwmatlardɪ ultrafiolet hám elektr óshirimli IS ler jaratɪlǵan. Házirgi kúnde BLM hám basqa baǵdarlamalanɪwshɪ KIS lar barlɪq bar bolǵan texnologiyalardɪ qollaǵanɪp islep shiǵarɪlmaqta.

10.2-súwret. (10.1) ańlatpa LAF sistemasɪn BLM tiykarɪnda shólkemlestiriw

BLMIarda tek ǵana kombinacion sxemalardɪ emes, al yad sxemalarɪn da dúziw múmkin. Bunday sxemalamdɪ joybarlastɪrɪw ushɪn BLM nɪń bazɪ kiriwlerin shɪǵɪwlarɪ menen birlestiriw kerek, yaǵniy keri baylanɪslar kiritiw kerek. Bunday sxemalarǵa triggerler, esaplagɪshlar, sanaq qurɪlmalarɪ hám basqa avtomatlar mɪsal bola aladɪ. Baǵdarlamalanɪwshɪ elementler bolɪp eriwsheń qayta jalǵaǵishlar esaplanadɪ. Dáslepki jaǵdayda barlɪq sɪmlar pútin boladɪ. BLMǵa maǵlɪwmat jazɪw ayɪrɪm diodlar (tranzistorlar)dan tok impulslarɪ ótkeriw nátiyjesinde eriwsheń sɪmlardɪ kúydiriw arqalɪ ámelge asɪrɪladɪ. Natiyjede shinalar arasɪndagɪ ayɪrɪm baylanɪslar úziledi. Bul process baǵdarlamalaw dep ataladɪ hám arnawlɪ sɪrtqɪ qurɪlma – baǵdarlamalastɪrǵɪsh jardeminde amelge asɪrɪladɪ.

Negiz matricali kristallar. Elektronika rawajlanɪwɪ tiykarɪnda elektron apparatura orɪnlaytuǵɪn funkciyalardɪ quramalastɪrɪp barɪw jatadɪ. Jańa maselelerdi (mashqalalardɪ) isten shɪǵɪw itimallɪǵɪ, ózine túser bahasɪ, ólshemleri, tutɪnɪw quwatlɪlɪǵɪ hám basqa kórsetkishleri kishi bolǵan element bazasɪn qóllanǵan halda ǵana mashqala sheshimine erisiw múmkin. IS lar tap sonday element bazasɪ bolɪp esaplanadɪ.

Dáslep hár bir qabɪqta ayɪrɪm-ayɪrɪm integral LEler (ventiller) jaylasatuǵɪn edi. Keyin ala, shiǵiwlar sanɪn kóbeytip, bir qabɪqqa bir neshe ventiller jaylastɪrɪlatuǵɪn boldɪ. Bul tek ǵana apparaturadaǵɪ qabɪqlar sanɪnɪń kemeyiwine alɪp keldi. Bir kristallda jaylasqan ápiwayɪ ISlardɪ metall tutashtɪrǵɪshlar járdeminde quramalɪ funkcional komplekslerge birlestirilgennen soń, sapa kórsetkishleriniń ózgeriwlerine erisildi. Orta (OIS), sońɪnan úlken (ÚIS) hám júdá úlkenlik IS (JÚIS)lar payda boldɪ.

Bunday ISlarǵa TTL, EBL hám basqa logikalɪq ventiller mɪsal bola aladɪ. 8-10 ventilden payda bolǵan JK-triggerler ápiwayɪ hám ÚISlar ortasɪndaǵɪ baylanɪstɪrɪwshɪ bolɪp esaplanadɪ. ÚlSlarǵa qosɪwshɪ LEler, esaplaǵɪshlar, kólemi 256-1024 bit bolǵan operativ hám turaqlɪ yad qurɪlmalarɪ kiredi. ÚISlerge mɪsal etip, kompyuter arifmetikalɪq-logikalɪq hám basqariw qurilmalarɪ, cifrlardi kelitiriw múmkin. Bir jɪnɪslɪ dúziliske iye bolǵan yad qurilmalarɪ úlken integraciya dárejesine iye hám olar JÚIS larǵa kiredi. Integraciya dárejesin eki usɪl járdeminde ámelge asɪrɪw múmkin. Birrinshisi, elementler jaylasɪw tɪǵɪzlɪǵɪn asɪrɪp (yaǵnɪy, tranzistor hám metall tutastɪrǵɪshlar iyelep atɪrǵan maydandɪ kishireytip) hám kristall ólshemlerin úlkenlestirip. Birinshi usɪlda eki mashqala júzege keledi hám olardɪ mikroelektronikanɪń rawajlanɪw procesinde saplastɪrɪw kerek: jɪllɪlɪq uzatɪlɪw mashqalasɪ hám óz ara jalǵanɪwlar mashqalasɪ. Jɪllɪlɪq uzatɪlɪw mashqalasɪ tranzistorlardɪń mikro rejimin qollanɪw hám mikrorejimge sáykes bolǵan sxemalardɪ qóllanɪw arqalɪ saplastɪrɪladɪ. Bunday sxemalarga I²L yamasa KMDYA túrindegi LEler kiredi. Óz-ara jalǵanɪwlar (kommutaciya) mashqalasɪ bolsa eki yaki úsh tegislikte jaylasqan kóp qatlamlɪ tutashtɪrǵɪshlardɪ qóllanɪw arqalɪ saplastɪrɪladɪ. Biraq islep shɪǵarɪilǵan standart ÚISlar, islep shɪǵarɪw- shilarɪnɪń arnawlɪ talaplarɪn hámme waqɪt da qanaatlandɪra bermeydi. Kórinip turipti arnawlɪ «buyurtma» KISlar joqari narxga hám kem sanga iye boladɪ. Negiz matricali kristallardi qollaw nomeklaturasi sheklengen hám optimal narxi maǵliwmatlarni cifrlɪ sapali qayta islew bóyisha túrli maselelerdi hal qiliwshi kem sanli KIS hám ÓKISlardi proektlestiriw hám islep shiǵariwǵa imkan beredi. Negiz matricali kristall (NMK) kristallda bir tekis jaylastirilǵan .Yarimótkizgishli asbaplar majmuyi bolɪp, olarding araliǵinda óz-aro jalǵaniwlardi payda qiliw ushɪn arnawlɪ (bósh) zonalar qoldirilgan.Bir NMK tiykarinda júzlegen funksional jihatdan turlishe bolǵan KISlarni payda qiliw múmkin. Bunda ular bir-biridan kommutaciya qatlamlarɪ menen parqlanadɪ. NMKlar universal kristallar bolip, buyurtmashinɪń talablarɪga say qilip orɪnlanadɪ. Bul kristallar tiyisli baylanǵanlardi payda qiliw múmkin bolǵan yarim tayin mahsulat esaplanadɪ. NMK negiz kristall dep ataladɪ, sebebi olardi tayinlaw procsesida fotoshablonlarning kóp bólimi ózgerissiz qoladi hám tek qana kommutaciya qatlamlarɪni 2—3 fotoshabloni IS orɪnlanatuǵin funksiyaǵa say ráwishte ózgertiledi. Ápiwayɪ elementler kristallda tuwri múyeshli ketekshe túyinlerinde jaylasadɪ, usɪniń ushɪn olar matricalɪ dep ataladɪ. NMKlar arnawlɪ analog, cifrlɪ YAKI aralas IS variantlarɪn payda etiw ushɪn islep shɪǵarɪladɪ. Cifrlɪ NMKlar, óz nawbetinde, ventilli matricalar hám kommutaciyalanmagan logikaliq matricalar túrlerine bólinedi.


10.3-súwret.NMK elementleri
Cifrlɪ sxemalardɪń quramalɪ funkcional bloklarɪ tiykarinda dúziletuǵɪn NMKlar úsh bólimnen ibarat boladɪ:

- kristallda tuwri múyeshli matrica kórinisinde jaylasatuǵin

negiz (topologik) BYAlar kompleksi;

BYAlardɪ funkcional tamamlanǵan ÚISlerge birlestiriwshi, metall ótkizgishler jaylastɪrɪlatuǵɪn, arnawlɪ (trassirovkalɪ) zonalar;

— ÚIS jumɪsɪn támiynlewshi hám sɪrtqɪ sɪmlardɪ jalgaw ushɪn kontakt maydanlar jaylastɪrɪlatuǵɪn periferiya tarawɪ.

NMKlarda BYA matricalarɪn eki usɪlda shólkemlestiriw múmkin. Birinshi usɪlda yasheyka elementleri tiykarɪnda ápiwayɪ funkciya orɪnlawshɪ bir negiz LEni shakllantirish múmkin. Yasheyka elementleri tarkibiga 4 tadan 30 tagasha bir-birine jaqin jaylasqan tranzistorlar YAKI olardiń tóplami, rezistorlar YAKI olardiń tóplaminan tashkil topqan majmua kiredi. Quramalɪraq funksiyalardi amelge asɪrɪw ushɪn bir neshe yasheyka isletiledi.

Ekinshi usɪlda yasheyka elementleri tiykarinda ixtiyoriy funksional clement (makroelement) shakllantirish múmkin. Makroelementlarning turi hám ularnɪń sani eng quramalɪ funksional elektr sxemesi jardeminde aniqlanadɪ.Ápiwayɪ makroelementlarni payda qiliwdin bir neshe usɪllarɪ 3- súwretde keltirilgen.Trassirovka zonasi manbaga jalǵaniw, signallarni uzatisw hám basqa maqsadlar ushɪn o ‘tkezilgen metall simlar ortogonal jaylastirilǵan sistema esaplanadɪ. Biri ekinshisiniń ustine jaylashirilgan eki-Ush sath ótkazgishler dielektrik qatlam (SiO,) menen ajratiladi.NMKning periferiya bólimida kishi qarshilikli baylanis liniyalarɪ, ishki kishi signalli LElarni KMDYA, TTM hám EBL turli IMSlar dárejelerdi óz-ara muwapiqlastiriw translyatorlar jumisin támiynlewshi sxemalar jaylasadɪ. NMKlar EBL elementlerinde periferiyada tayanɪsh kernew deregi hám jɪljɪtɪw sxemalarɪ dúziledi. KISlarning sɪrtqɪ shɪǵɪwlarɪ jalǵanatuǵɪn metall kontakt maydanlar jane metallizaciyanɪń joqarɪ dárejesinde kristall periferiyasɪna jaylastɪrɪladɪ.

Tekseriw ushın sorawlar

1. 
   Baǵdarlamalanɪwshɪ logikalɪq qurɪlma degenimiz ne?
   
2. 
   Negiz matricali kristallar nelerden turadı?