|
Raqamli mikrosxemalar haqida umumiy ma'lumot.
Raqamli IClarning barcha xilma-xilligini kimyoviy texnik amalga oshirish mantiqiy elementlar (ME) asosida amalga oshiriladi, ular elementar mantiqiy funktsiyalarni (konyunksiya, dis'yunksiya, inversiya, yodlash va boshqalar) bajaradigan mantiqiy elektron sxemalardir.
Kompyuterlar va ChIPlarni loyihalashda funktsional to'liqlik talablariga javob beradigan va juda murakkab mantiqiy sxemalarning texnik bajarilishini, kirish va chiqish signallari darajalarining izchilligini, operatsion xususiyatlarning umumiyligini, funktsional sxemalarning tipifikatsiyasini va dizaynlarini ta'minlaydigan u yoki bu ME tizimi qo'llaniladi. CHIP va kompyuterlar.
Mantiqiy sxema turiga (diod-tranzistor mantig'i, tranzistor-tranzistor mantig'i, emitent bilan bog'langan mantiq va boshqalar), faol qurilmalarni qurishning fizik tamoyillariga (bipolyar maydon, tunnel) qarab turli xil mantiqiy elementlar tizimlari mavjud. , axborot signallarining turi bo'yicha (potentsial , impuls, impuls-potentsial), ma'lumotni bir ME dan ikkinchisiga uzatish usulidan (sinxron, asinxron). Biroq, bularning barchasiga qaramay, ME ba'zi umumiy xususiyatlar va parametrlar bilan tavsiflanadi, bu ularni sifatli asosda ishlaydigan elektron sxemalarning mustaqil sinfiga ajratadi ha - yo'q.
1.1Mantiqiy elementlarning ishlash xususiyatlari
Kompyuterning va ChIPning mantiqiy sxemalarida "0" va "1" ikkilik signallari bilan ifodalangan, ko'p marta aylantirilib, tarmoqlanadigan ma'lumotlar ME zanjirining uzunligi bo'ylab ketma-ket o'tadi, ularning har biri n ta o'xshashga yuklanadi. MEs va m axborot kiritishiga ega (1.1-rasm).
Bunday murakkab mantiqiy sxemalarning normal ishlashi uchun har bir ME mantiqiy sxemadagi joylashuvi va elementlar orasidagi ulanishlar uzunligidan qat'i nazar, turli xil kirish va chiqish yuklarining kombinatsiyasi ostida o'z funktsiyalarini xatosiz bajarishi kerak. Shu bilan birga, ikkilik ma'lumotlarning buzilmagan mantiqiy o'zgarishi ta'minlanishi kerak, bunda chiqish signallarining shakli va darajalaridagi buzilishlar muhim emas, agar bu buzilishlar "0" va ikkilik signallar darajalarining displey (tarqalish) zonalarida bo'lsa. "1" va ma'lumotlarning yo'qolishiga yoki keyingi ME ishlashida muvaffaqiyatsizlikka olib kelmaydi.
Mantiqiy sxemalarning murakkabligi va kirish signallari va yuklarining ko'p kombinatsiyasi kompyuterlar va DIClarni ishlab chiqarish, ishga tushirish va ishlatish jarayonida MEni individual muvofiqlashtirish va sozlashga tayanishga imkon bermaydi. Shu munosabat bilan, CIP va kompyuterning ishlashini ta'minlash uchun ME quyidagi asosiy xususiyatlarga ega bo'lishi kerak.
1.2.Kirish va chiqish signallarining mosligi.
Mantiqiy elementlarda DIClar har bir elementning chiqishi boshqa elementlarning bir yoki bir nechta kirishlarida, shu jumladan o'zlarining kirishlarida ishlashi uchun ulanadi. Bunday sxemalarning rasmiy ishlashi uchun kirish va chiqishlarda "0" va "1" signallari darajalarining mosligini ta'minlash kerak, ya'ni. mantiqiy signallarning mos keladigan kuchlanish darajalari "0" va "1" displey zonasida yotishi kerak (1.2-rasm). Faqat bu holatda signal darajalariga mos keladigan maxsus elementlardan foydalanmasdan bitta MEni boshqa MElarda bevosita ishlash mumkin.
1.3.LE ning yuk ko'tarish qobiliyati.
Tarmoqlangan mantiqiy sxemalarni qurish uchun har bir ME kirish va chiqish uchun ma'lum bir yuk hajmiga ega bo'lishi kerak, ya'ni. bir nechta mantiqiy kirishlar ustida ishlashi va bir vaqtning o'zida boshqa MElarning bir nechta kirishlarini boshqarishi mumkin (1.1-rasm).
ME ning yuk ko'tarish quvvati odatda chiqish tarmoqlanish koeffitsienti (K marta) va kirish birlashtiruvchi koeffitsient (K rev) bilan ifodalanadi.Chiqish shoxlanishi koeffitsienti deganda a chiqishga ulanishi mumkin bo'lgan ME kirishlarining eng ko'p soni tushuniladi. "0" va "1" displey zonalari chegaralaridan chiqadigan signalning shakli va amplitudasining buzilishiga olib kelmasdan ME berilgan. Kirish birlashma koeffitsienti ME kirishlarining ruxsat etilgan soniga teng. Kompyuterlar va raqamli protsessorlarning mantiqiy sxemalarida tarmoqlanuvchi va birlashtiruvchi koeffitsientlarning o'rtacha qiymati taxminan teng va 2-4 ga teng.
Shuni ta'kidlash kerakki, kirish tomonidan har bir ME chiziqli bo'lmagan yuk bo'lib, uning tabiati va qiymati bir xil elementning boshqa kirishlaridagi signallarning kombinatsiyasi va qiymati va ME sxemasining tarqoq parametrlari bilan belgilanadi. Bundan tashqari, haqiqiy mantiqiy sxemada har bir ME boshqa sonli boshqa ME larga yuklanishi va ularga turli uzunlikdagi va konfiguratsiyadagi aloqa liniyalari orqali ulanishi mumkin. Natijada, turli xil kompyuter sxemalarida ME ning ishlash shartlari sezilarli darajada farq qilishi mumkin, ammo bu ularning ishlashida buzilishlarga olib kelmasligi kerak.
1.4Signallarni kvantlash (shakllantirish).
Kompyuter va CIPning mantiqiy sxemalarida axborot signallari ME ning uzun zanjiri bo'ylab ketma-ket o'tadi. Mantiqiy sxemalarning normal ishlashi uchun har bir ME orqali o'tadigan signal ba'zi standart amplituda va vaqt parametrlariga (amplitudalar, oldingi davomiylik) ega bo'lishi va ularni sezilarli darajada o'zgartirmasligi kerak. Bu ME ning ma'lum shakllantiruvchi xususiyatlarga ega bo'lishini talab qiladi. ME zanjiri orqali o'tayotganda o'rnatiladigan signal standart yoki asimptotik deb ataladi. Asimptotik signal tushunchasini birinchi marta V.K. Levin. [5].
ME ning eng to'liq shakllantiruvchi xususiyatlari amplituda uzatish xarakteristikasi bilan aniqlanadi U out \ u003d f (U in ) (1.3-rasm).
Inverting bo'lmagan ME zanjiri misolida signalni kvantlash jarayonini ko'rib chiqing (1.3.a-rasm). A nuqtasi signalning asimptotik pastki darajasiga ("0"), B nuqtasi esa signalning asimptotik yuqori darajasiga ("1") mos keladi. K nuqta signallarning ikkita maydonini chegaralaydi, amplitudasi U kvantlash chegarasidan kichik U kv va amplitudasi U d[ ,jkmit G kv .
kv da amplitudasi U boʻlgan signal asimptotik tarzda quyi darajaga (A nuqta), amplitudasi U in > U kv boʻlgan signallar esa yuqori darajaga (B nuqta) intiladi (1.4-rasm). Shunga ko'ra, U kV dan katta amplitudali signallar ME zanjirida standart signalga kuchayadi. Shunday qilib, ME zanjiri bo'ylab tarqalayotganda, U kV kvantlash chegarasidan past yoki undan yuqori amplitudali kirish signali asimptotik ravishda ikkilik signalning darajalaridan biriga ("0" yoki "1") yaqinlashadi, ya'ni. kvantlanadi.
Standart signalning haqiqiy kvantlanishi juda tez sodir bo'ladi (birdan uchtagacha ME zanjiri). Har bir ME ning amplituda uzatish xarakteristikasining chiziqli bo'lmaganligi qanchalik katta bo'lsa, kirish signali tezroq kvantlanadi.
Kompyuterlar va DIClarning mantiqiy sxemalarini loyihalashda nostandart signallar va nosozliklar paydo bo'lishining oldini olish uchun atrof-muhit harorati va ta'minot kuchlanishining o'zgarishi bilan ME amplitudasini uzatish xususiyatlarining minimal tarqalishini ta'minlash muhimdir. ME ning amplitudali uzatish xususiyatlarining tarqalishi "0" va "1" signal darajalarini va mantiqiy davrlarda ruxsat etilgan shovqin darajasini ko'rsatish zonalarini noyob tarzda aniqlaydi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
