- •Общие вопросы проектирования встроенных микроконтроллерных систем. Введение Предмет рассмотрения
- •Особенности встроенных применений
- •Общие вопросы проектирования контроллеров Краткая характеристика предметной области - цифрового управления объектами
- •Структура контура системы автоматического управления и ее особенности при использовании цифрового регулятора
- •Структура связи с объектом управления
- •Рассредоточение и интеграция подсистем
- •Особенности организации управляющей программы, работающей в реальном времени.
- •Порядок проектирования и обоснование выбора технических решений
- •История развития и разновидности бис Степень интеграции и проблема номенклатуры бис От чего зависит степень интеграции.
- •Экономические аспекты микроэлектронного производства. Этапы развития технологии и решение проблемы номенклатуры
- •Разновидности бис для реализации управляющих устройств Разновидности микропроцессорных бис
- •Магистраль - система связи между частями контроллера
- •Память Особенности организации памяти в мк. Адресные пространства и способы доступа к данным
- •Гарвардская архитектура versus архитектура фон Неймана
- •Внутрикристальная память - разновидности озу и пзу
- •Внешняя память - подключение и организация управления ею
- •Узел выбора кристаллов
- •Прямой доступ к памяти
- •Узел управления прерываниями
- •Подсистема тайминга и поддержка режима реального времени
- •Таймеры общего назначения
- •Сторожевой таймер (watchdogtimer)
- •Регистрация и генерация "событий"
- •Широтно-импульсный модулятор шим.
- •Средства связи с объектом управления Цифровой ввод-вывод - параллельные порты
- •Аналоговый ввод-вывод - внутрикристальные устройства аналого-цифрового преобразования
- •Средства связи между пространственно разнесенными частями контроллеров и между локальными регуляторами
- •Синхронные последовательные интерфейсы
- •Асинхронные последовательные интерфейсы
- •Управление потребляемой мощностью
- •Средства защиты и тестирования.
История развития и разновидности бис Степень интеграции и проблема номенклатуры бис От чего зависит степень интеграции.
Под степенью интеграции будем понимать количество элементов (транзисторов), которые можно выполнить на одном кристалле. На степень интеграции БИС влияют два основных фактора, определяющие уровень развития технологии БИС:
Проектные нормы. Этим термином обозначают минимальный размер элемента на кристалле полупроводника, который удается выполнить при данном уровне развития технологии. В настоящее время (2012 г) используются проектные нормы90...32нм.
Плотность дефектов, которая ограничивает размер кристалла. При данной плотности дефектов с ростом размера кристалла уменьшается процент выхода годных изделий. В настоящее время максимальный размер кристалла редко превышает 1…2 кв.см.
Оба параметра в совокупности дают в настоящее (2012 г) время достижимую (рекордную) степень интеграции до 6млрд транзисторов на кристалле. Однако значительная часть массовых изделий микроэлектронной техники имеет более низкую степень интеграции. При этом, используется менее изощренная (и значит более дешевая) технология, обеспечивающая к тому же высокий выход годных изделий, за счет этого достигается минимизация стоимости изделий.
Экономические аспекты микроэлектронного производства. Этапы развития технологии и решение проблемы номенклатуры
На заре развития интегральной (планарно-эпитаксиальной) технологии стоимость комплекта технологического оборудования для производства интегральных схем составляла величину порядка 10 млн.долл., а затраты на разработку нового типа микросхемы и подготовка ее производства составляли величину порядка 100 тыс.долл. Поэтому микроэлектронное производство было оправдано только при крупносерийном и массовом производстве, когда количество разных типов ИС невелико. (Сегодня завод для производства современных интегральных схем может стоить до $ 10 млрд.)
При малой степени интеграции количество типов ИМС действительно могло быть малым (в пределе можно обойтись одним типом ЛЭ, реализующим функцию И-НЕ либо функцию ИЛИ-НЕ). Все разнообразие цифровых устройств определялось соединениями между элементами (микросхемами), задаваемыми разработчиком устройства.
Данная таблица безнадежно устарела, ею не следует пользоваться.
Этап интеграции |
Транз./ кристалл |
Типовая “начинка” ИМС |
Количество типов ИМС в серии |
Малая |
10...50 |
1...6 логических вентилей |
3...10 |
Средняя |
100...500 |
2..8 разрядный регистр, счетчик, сумматор |
10...100 |
|
1...5 тыс. |
У) АЛУ, блок регистров, ЗУ 0,2...2 К П) ПЗУ 0,2...2 К, ПЛМ 100...500 вентилей З) БМК, заказная ИС 100...1000 вентилей |
5...20 1...10 ? |
Микро-процессоры |
10...50 тыс. |
У) 8...16 разрядный МП, ЗУ 2...16 К П) ПЗУ 2...16 К, ПЛМ З) БМК, заказная ИС 1...10 тыс. вентилей |
5...20 1...10 ? |
Микро-системы |
0,1 млн.... >1млрд |
У) однокристальный 8…32 разрядный микроконтроллер с набором внутрикристальной периферии П) ПЛМ с 10…100++ тысячами вентилей З) заказная БИС с 10…1000++ тыс. вентилей |
1…5 1…5 1 |