- •Предисловие
- •Глава 1
- •1.1. Средства микропроцессорной вычислительной техники
- •1.2. Основные характеристики, место и классификация микроЭвм
- •1.3. Индустрия микропроцессорных средств вт
- •Глава 2 элементная база микроэвм. Микропроцессоры
- •2.1. Микропроцессорные бис
- •2.2. Микропроцессор 8086
- •2.3. Развитие семейства мп 8086
- •Глава 3 элементная база микроэвм. Микропроцессорные семейства бис
- •3.1. Сопроцессоры
- •3.2 Интегральные микросхемы памяти
- •3.3. Интерфейсные схемы, контроллеры
- •3.4. Схемы обрамления
- •Глава 4 магистрально-модульная организация микроэвм
- •4.1. Интерфейсы и магистрали микроЭвм
- •4.2. Магистрали типа Multibus
- •4.3. Интерфейсы периферийного оборудования
- •4.4. Конструктивные особенности микроЭвм
- •Глава 5 аппаратура микроэвм
- •5.1. Периферия микроЭвм
- •5.2. Аппаратура персональных микроЭвм
- •5.3. Модульные системы и одноплатные микроЭвм
- •Глава 6
- •6.1. Операционные системы
- •6.2. Средства автоматизации программирования
- •6.3. Пакеты прикладных программ
- •1. Монография я учебные издания
- •2. Периодические издания
- •3. Фирменные издания
- •Глава 1. Введение в микропроцессорную технику .............................. 5
- •Глава 2. Элементная база микроЭвм. Микропроцессоры ...................... 18
- •Глава 3. Элементная база микроЭвм. Микропроцессорные семейства бис ............................................................................................................................ 81
- •Глава 4. Магистрально-модульная организация микроЭвм ……………108
- •Глава 5. Аппаратура микроЭвм ............. ……………………………….148
- •Глава 6. Программное обеспечение микроЭвм ........................................187
Глава 2 элементная база микроэвм. Микропроцессоры
В основе любого изделия МпВТ лежат большие интегральные микросхемы. Микроэлектроника, возникшая с изобретением твердотельного полупроводникового усилителя — транзистора, перешла на интегральный уровень в 1961 г., когда в продаже появились первые монолитные интегральные микросхемы (ИС) серии Micrologic фирмы Fairchild Semiconductor (США). За прошедшие 30 лет технология изготовления ИС прошла четыре этапа (табл. 2.1) [2.81, в настоящее врем я разрабатываются ультрабольшие интегральные микросхемы с технологическими нормами (размерами элементов) меньше десятых долей микрометра и плотностью упаковки свыше 100 тыс. вентилей на кристалл.
Таблица 2.1. Развитие интегральной микроэлектроники
Уровень интеграции |
Сокращение |
Типичное число элементов на кристалл |
Размер элементов, мкм |
Годы широкого промышленного выпуска |
|
Англ. |
Рус. |
||||
Малая |
SSI |
МИС |
1 – 100 |
10 |
60-е |
Средняя |
MSI |
СИС |
100 – 1000 |
5 |
70-е |
Большая |
LSI |
БИС |
1000 – 10000 |
3 – 1 |
80-е |
Сверхбольшая |
VLSI |
СБИС |
10000–100000 |
1 |
80-е |
Ультрабольшая |
ULSI |
УБИС |
100000 - 1000000 |
0,1 – 0,001 |
90-е |
Существует более десятка способов изготовления ИС. Основные характеристики наиболее массовых технологий приведены в табл. 2.2 [1.16, 2.8, 2.12]. Общепринятыми являются следующие оценки:
р-канальная МОП технология (рМОП, pMOS).Самая дешевая технология применяется в простейших изделиях с низким быстродействием, ориентированных на бытовое применение.
п-капальная МОП технология (пМОП, nMOS). Основная технология для ИС с малым и средним быстродействием, низкой стоимостью и средней рассеиваемой мощностью. Имеется несколько разновидностей, например, технология HMOS фирмы Intel (США).
Комплементарная технология (КМОП, CMOS). Используется для построения ИС с исчезающе малой потребляемой мощностью, средним быстродействием, хорошей помехозащищенностью. Однако стоимость КМОП ИС по сравнению с пМОП выше.
Транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки (ТТЛШ, STTL). Основная технология для изготовления быстродействующих ИС средней стоимости. ТТЛ ИС отличает невысокая плотность упаковки и значительная рассеиваемая мощность.
Логика с эмиттерными связями (ЭСЛ, ECL). Обеспечивает изготовление наиболее быстродействующих ИС, которые имеют
Таблица 2.2. Возможности технологий БИС
Техно-логия |
Плотност упаковки, вентиль мм2 |
Задержка распрост-ранения сигнала, нс |
Произве- дение «быстро-действие * мощ-ность»,пДж |
Относи-тельная потреб-ляемая мощность |
Изготовление |
Удоб-ство сопря-жения с ТТЛ |
||
Количество операций |
Число элементов в вентиле |
Относительная стоимость |
||||||
рМОП (pMOS) |
75-150 |
30-200 |
50-500 |
4 |
8-14 |
3 |
1 |
Пло-хое |
nMOS (nMOS) |
100-200 |
4-25 |
5-50 |
3 |
9-15 |
3 |
2 |
Удовлетворительное |
КМОП (CMOS) |
100-200 |
4-20 |
0.5-30 |
1 |
14-20 |
4 |
3 |
Хоро-шее |
ТТЛШ (STTL) |
20-40 |
2-10 |
10-60 |
5 |
18-23 |
12 |
3 |
|
ЭСЛ (ECL) |
15-20 |
0.7-2 |
15-80 |
6 |
19-23 |
8 |
6 |
Пло-хое |
И2Л (I2L) |
75-100 |
5-50 |
0.2-20 |
2 |
13-17 |
3-4 |
3 |
Хоро-шее |
самую низкую плотность упаковки, высокую рассеиваемую мощность, высокую стоимость.
Интегральная инжекционная логика (И2, I2L). Это перспективное направление в изготовлении ИС. По своим характеристикам превосходит другие технологии, кроме ЭСЛ по быстродействию, КМОП по потребляемой в статике мощности и рМОП по стоимости.
Использование различных технологий для производства микропроцессорных семейств ИС обеспечивает широкое разнообразие технических характеристик средств МпВТ.