4. Элементная база современных электронных устройств

В наст.время ф-ции ключевых эл-тов вып-т полу-проводниковые приборы различных типов. Классификацию ключевых элементов проводят по степени их управляемости. По степени управляемости управляемые полупроводниковые приборы разд-ся на след группы:1. Не полностью управляемые приборы, которые можно посредством управляющего сигнала переводить только в проводящее состояние, но не наоборот (традиционные тиристоры, симмисторы).2. Полностью управляемые (запираемые) приборы, которые можно переводить в проводящее состояние и обратно посредством управляющего сигнала (транзисторы, запираемые тиристоры).//В наст. время наибольшее распространение получили следующие типы новых полностью управляемых приборов силовой электроники:1 . Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET).2. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).3. Запираемые тиристоры .

4. Запираемые тиристоры с интегрированным упр-ем. Низкий ур-нь потерь энергии и малая мощность управления современных приборов силовой электроники позв-т реализ-ть силовые интегральные схемы, в кот.на одном кристалле технологическими приемами изгот-ся силовые ключевые элементы, устройства их упр-я, защиты и диагностики. Такие устр-ва получили название интеллектуальных схем.

6. Основы цифровой электроники.

Цифровые элементы используются для преобразования и обработки дискретных сигналов, их можно разделить на 2 группы:-Последовательные ЦЭ, которые содержат элементы памяти (например, триггер).Триггер — это устр-тво послед-го типа с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенное для записи и хранения информации. Под действием входных сигналов триггер может переключаться из одного устойчивого состояния в другое.D-триггер запоминает состояние входа и выдаёт его на выход. D-триггеры имеют два входа: информационный D и синхронизации С. Сохранение информации в D-триггерах происходит в момент прихода активного фронта на вход С. Информация на выходе остаётся неизменной до прихода очередного импульса синхронизации. D-триггер в основном используется для реализации защёлки. Комбинированные ЦЭ, не содержащие элементы памяти (логические элементы). Логический элемент – дискретный элемент, напряжение на выходе которого могут либо высокого уровня (1) либо низкого уровня (0).В зависимости от вида управляющих сигналов делят ЛЭ на:1.Потенциальные ЛЭ. Используются потенц.сигналы.2.Импульсные ЛЭ. Импульсный сигнал. 3.Импульсно-потенц.ЛЭ.4.Осн.параметры ЛЭ: -Набор лог. ф-ций.-Число входов.-Коэф-т разветвления по выходу. -Потребляемая мощность.-Динам.параметры: задержка распростр-я сигнала и макс.высота вх.сигнала.

1. Микропроцессорная система (МПС) представляет собой функц-но законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устр-в, главным образом микропроцессорных. МС может рассматриваться как частный случай электронной системы, предназначенной для обработки входных сигналов и выдачи выходных сигналов. В качестве входных и выходных сигналов при этом могут использоваться аналоговые сигналы, одиночные цифровые сигналы, цифровые коды, последовательности цифровых кодов. Внутри системы может производиться хранение, накопление сигналов (или информации), но суть от этого не меняется. Если система цифровая (а МС относятся к разряду цифровых), то входные аналоговые сигналы преобразуются в послед-ти кодов выборок с помощью АЦП, а выходные аналоговые сигналы формируются из последовательности кодов выборок с помощью ЦАП. Обработка и хранение информации производятся в цифровом виде. Характерная особенность традиционной цифровой системы состоит в том, что алгоритмы обработки и хранения информации в ней жестко связаны со схемотехникой системы. То есть изменение этих алгоритмов возможно только путем изменения структуры системы, замены электронных узлов, входящих в систему, и связей между ними. Естественно, это практически невозможно сделать в процессе эксплуатации, обязательно нужен новый производственный цикл проектирования, изготовления, отладки всей системы. Именно поэтому традиционная цифровая система часто называется системой на «жесткой логике». Системы на «жесткой логике» хороши там, где решаемая задача не меняется длительное время, где требуется самое высокое быстродействие, где алгоритмы обработки информации предельно просты. А универсальные, программируемые системы хороши там, где часто меняются решаемые задачи, где высокое быстродействие не слишком важно, где алгоритмы обработки информации сложные.

9. Методы адресации операндов, регистры процессора.

Методы адресации.Количество методов адресации в различных процессорах может быть от 4 до 16. Рассмотрим несколько типичных методов адресации операндов, используемых сейчас в большинстве МП. Непосредственная адресация предполагает, что операнд (входной) находится в памяти непосредственно за кодом команды. Операнд представляет собой константу, которую надо куда-то переслать, к чему-то прибавить и т.д.Прямая (абсолютная) адресация предполагает, что операнд (входной или выходной) находится в памяти по адресу, код которого находится внутри программы сразу же за кодом команды.Регистровая адресация предполагает, что операнд (входной или выходной) находится во внутреннем регистре процессора. Например, команда может состоять в том, чтобы переслать число из нулевого регистра в первый. Номера обоих регистров (0 и 1) будут определяться кодом команды пересылки.Косвенно-регистровая адресация предполагает, что во внутреннем регистре процессора находится не сам операнд, а его адрес в памяти. Например, команда может состоять в том, чтобы очистить ячейку памяти с адресом, находящимся в нулевом регистре. Номер этого регистра (0) будет определяться кодом команды очистки.Регистром называется функциональный узел, осуществляющий приём, хранение и передачу информации. По типу приёма и выдачи информации различают 2 типа регистров:1)С последовательным приёмом и выдачей информации — сдвиговые регистры;2)С параллельным приёмом и выдачей информации — параллельные регистры. //По назначению регистры различаются на: -аккумулятор — используется для хранения промежуточных результатов арифметических и логических операций и инструкций ввода-вывода; -флаговые — хранят признаки результатов арифметических и логических операций; -общего назначения — хранят операнды арифметических и логических выражений, индексы и адреса; -индексные — хранят индексы исходных и целевых элементов массива; -указательные — хранят указатели на специальные области памяти (указатель текущей операции, указатель базы, указатель стека); -сегментные — хранят адреса и селекторы сегментов памяти; -управляющие — хранят информацию, управляющую состоянием процессора, а также адреса системных таблиц.

2. Микропроцессор - процессор, выполненный в виде одной либо нескольких взаимосвязанных интегральных схем. Микропроцессор состоит из цепей управления, регистров, сумматоров, счетчиков команд и очень быстрой памяти малого объема. Некоторые микропроцессоры дополняются сопроцессорами, расширяющими возм-ти микропроцессоров и набор выполняемых команд. Микропроцессор, как и любой другой процессор, является устройством, предназначенным для обработки или передачи данных. Он часто не имеет памяти, средств ввода-вывода данных. Эти задачи решаются внешними (по отношению к МП) интегральными схемами. Размеры слов, с которыми работают микропроцессоры, все время растут. Все больше используются 32- и 64-разрядные МП. Последние позв-т резко увеличивать адресуемую память и размер файлов, с которыми работают. Это, в свою очередь, увеличивает быстродействие МП. В тех случаях, когда память и ср-ва ввода-вывода размещаются на той же подложке интегральной схемы, что и МП, последний превр-ся в микрокомпьютер. МК является специализированным микрокомпьютером, применяемым для упр-я различными устр-вами. Например, принтерами, терминалами, аппаратами передачи данных. Микроконтроллеры нередко выпускаются сериями по несколько миллионов штук. Создание микропроцессоров позволяет уменьшить стоимость и размеры технических средств обработки инф-ции, увеличить их быстродействие, снизить энергопотребление. Первый МП корпорации Intel 4004 на четырех кристаллах появ-ся в 1971 г. Микропроцессор имел 4-битовую шину, адресуемую память 4,5 Кбит и выполнял 45 команд. Сейчас МП выпуск-ся многими производителями. На их основе созд-ся подавляющее число компьютеров. Некоторые МП могут быть дополнены сопроцессорами, расширяющими возможности первых и набор выполняемых команд. Микропроцессор является основным компонентом микрокомпьютера. Простейшие МП исп-ся в компьютерных карточках (пластиковая карточка со встроенными в нее МП, ПО и энергонезавис.запоминающим устр-вом).Наряду с универс.произв-тся специ.МП, кот. вып-т огран. набор ф-ций,но они дешевле и потреб-т меньше электроэн-ии.