Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Тем не менее тенденцияразвития этих серий микросхем такова, что в ближайшее время они будут занимать преобладающее положениесреди НСТЛ микросхем. Свидетельством постоянного совершенствования их свойств является К564 серия,микросхемы которой работают при изменении напряжения питания от 3 до 15 В, характеризуютсяповышенным быстродействием при значительном снижении потребляемой мощности. При напряжениипитания 5 В микросхемы становятся полностью совместимыми с ТТЛ и ТТЛШ.Таблица 4.17Параметр и видмикросхемыUи.п, ВU0ВЫХ. вU1вых, ВUa, В, не менееtЗД, Р. ср, мксPпот, ср, мВтKраз,ИИ — ИЛИНЕИ — НЕИЛИ-НЕИсключающее ИЛИИ — ИЛИ — НЕДешифраторСумматорАЛУМультиплексорКомпараторПреобразовательуровня RS-триггерD-триггерJK-триггерРегистрСчетчикКМДПр — МДП164К172К564 К108 К120K501К17ЙК1789З-15 — 27 — — 27 — 27;27;—12,60,50,01 — — 3 — 2—10,77,7Uип — — 10 —— 9,59,57,50,91,511110,25 0,082) 60,80,6 200 кГц10-310-4 25734200 1)50—10101530+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++1) На микросхему2) При напряжении питания 10 ВТаким образом, для цифровых узлов с тактовой частотой более 50 МГц следует выбирать серии микросхемЭСЛ.
Для узлов с меньшей частотой переключения — микросхемы ТТЛ и- ТТЛШ, перекрывающие диапазончастот до 50 МГц. При проектировании цифровых узлов с тактовой частотой не более 1 МГц целесообразнорассмотреть варианты применения серий маломощных ТТЛ микросхем и микросхем НСТЛ на КМДПтранзисторах.При окончательном решении вопроса о выборе серий микросхем для проектируемого узла следует оценитьвозможность и целесообразность применения микросхем повышенного уровня интеграции, обладающих рядомпреимуществ (см. § 1.3).При логическом проектировании цифровых узлов необходим всесторонний учет основных свойствприменяемой элементной базы для достижения высоких технико-экономических показателей разработки. Приэтом в процессе проектирования появляется целый ряд особенностей. В частности, при разработкефункциональной схемы узла, выборе серий микросхем и разработке принципиальной схемы следует иметь ввиду, что микросхемы разных по схемотехническому признаку классов, как правило, не согласуются.
Поэтому,если принято, например, решение в целях оптимизации проектируемого узла по энергопотреблениюреализовать его на несовместимых микросхемах, то необходимо предусмотреть их сопряжение. В составенекоторых серий согласующие микросхемы (преобразователи уровня) имеются, но может потребоватьсяпроектирование согласующих элементов на навесных компонентах. Для этого целесообразно применятьразличные вспомогательные микросхемы: наборы инверторов, логические элементы с открытым коллекторным(для ТТЛ) или эмиттерным (для ЭСЛ) выходом и др.При разработке на микросхемах типа ЭСЛ цифровых узлов высокого быстродействия (тактовые частоты —десятки мегагерц) необходимо иметь в виду повышенные требования к характеристикам линий передачи иусловиям согласования выходных и входных сопротивлений микросхемы с волновым сопротивлением линии.Для решения этой задачи в сериях микросхем ЭСЛ предусмотрены специальные микросхемы для работы налинию передачи и для приема сигналов с линии.Глава пятаяМИКРОПРОЦЕССОРЫ И МИКРОСХЕМЫ ПАМЯТИ5.1.
ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О МИКРОПРОЦЕССОРЕВ начале 70-х г. зародилось и в настоящее время интенсивно развивается новое направление в разработкеРЭА, основанное на широком применении программно-управляемых универсальных цифровыхмикроэлектронных устройств — микропроцессоров.Рис. 5.1. Устройство, реализующее алгоритм (5.2) аппаратным способомЧтобы дать общее представление об устройстве микропроцессора и его особенностях как функциональногоузла вычислительных средств, рассмотрим простой алгоритм преобразования информации, например алгоритмвычислений по уравнению:Y=(AX+B)X+C.(5.1)Алгоритм вычислений состоят из следующих шагов:1) А-Х=М; 2) M+B=N; 3) N-X=K; 4) K+C=Y,(5.2)где А, В, С, X — исходные переменные, М, N, К, Y — переменные, присвоенные результатам выполнениясоответствующих операций.В вычислительных средствах находят применение два способа реализации алгоритмов: аппаратный ипрограммный.Аппаратный способ реализации алгоритмов характеризуется следующими особенностями: для выполнениякаждой операции используется свое оборудование, так называемый операционный блок; распределениепеременных по входам и выходам операционного блока не изменяется в процессе реализации алгоритма;порядок реализации алгоритма определяется схемой соединения операционных блоков.Структурная схема устройства, реализующего алгоритм (5.2) аппаратным способом, включает дваперемножителя и два сумматора (рис.
5.1). Недостатки этого способа состоят в том, что, во-первых, схемареализации алгоритма специализирована на решение задач только одного типа, и, во-вторых, числооперационных блоков резко увеличивается с ростом сложности алгоритма.Программный способ реализации алгоритма имеет следующие особенности: однотипные операциивыполняются одним операционным блоком, но в разное время; распределение переменных по входам ивыходам блоков изменяется в процессе реализации алгоритма; порядок выполнения операций определяетсяпрограммой.Программа — это описание алгоритма в форме, воспринимаемой данным вычислительным средством.Программа состоит из отдельных команд.
Каждая команда предписывает определенное действие и указывает,над какими переменными это действие производится.При реализации алгоритма (5.2) программным способом необходимы соответствующие операционныеблоки — перемножитель, сумматор, а также дополнительное оборудование — ячейки памяти (ЯП) дляхранения чисел: одна ячейка для одного числа.Структурная схема, реализующая алгоритм (5.2) по программному способу, приведена на рис.
5.2. Напересечении каждой вертикальной и горизонтальной шин находится управляемый контакт, например полевойили биполярный транзистор (рис. 5.3), замыкание которого соединяет шины в точке пересечения. Каждомуконтакту присвоен номер.Программа реализации алгоритма (5.2) представляет собой совокупность команд, выполняемыхпоследовательно во времени: 1-я команда — выбрать из ЯП с указанными номерами числа А и X, перемножитьэти числа, результат М занести в ЯП с указанным номером; 2-я команда — выбрать из ЯП с указанныминомерами числа М и В, сложить их, результат N занести в ЯП с указанным номером; 3-я команда — выбратьчисла N и X, перемножить их и результат K занести в ЯП с указанным номером; 4-я команда — выбрать числаК и С, сложить их, результат Y занести в ЯП с указанным номером; 5-я команда — вывести результат у.При реализации программного способа выполнения алгоритма вычислительное средство в своем составедолжно иметь совокупность операционных блоков, называемую арифметическим устройством (АУ) илиарифметико-логическим устройством (АЛУ), совокупность ЯП для хранения исходных чисел и результатоввычислений, называемую запоминающим устройством (ЗУ).
Для управления процессом выполнениявычислений в состав вычислительного средства наряду с АЛУ и ЗУ, должно входить устройство управления(УУ). Для хранения команд необходимы свои ЯП, которые составляют ЗУ команд. Согласованность в работеуказанных функциональных узлов обеспечивается генератором тактовых импульсов (ГТИ), следующих сопределенной частотой повторения.Рис. 5.2. Устройство, реализующее алгоритм (5.2) программным способомРис. 5.3. Ключи на МДП- и биполярном транзисторахТаблица 5.1Номеркоманд КОnы123450201020103Код командыA1А21567842430А3Номерзамыкаемогоконтакта567801, 12, 3721, 26, 386, 12, 3923, 27, 4040Каждая команда записывается кодом, состоящим например из кода операции КОп, адресов чисел, надкоторыми выполняется операция, A1A2 и адреса Аз, по которому надо отправить результат в ЗУ чисел.Код операции определяется условным номером, которым обозначена та или иная операция, например:сложение — 01, умножение — 02, вывод результата — 03 и т.
д. Номер ЯП называется адресом числа, котороезаписано или будет записано в ЯП. Чтобы записать все переменные, участвующие в процессе вычислений по(5.2), необходимо ЗУ из восьми ЯП. Если принять следующее распределение чисел по ячейкам памяти: А->ЯП1,В->ЯП2, С->ЯПз, X->ЯП4, М->ЯП5, N->ЯПб, K->ЯП7, Y->Я8, то программа реализации алгоритма (5.2) можетбыть представлена табл. 5.1,Вычислительное устройство работает в следующем порядке. Предварительно в ЗУ команд заноситсяпрограмма вычислений, а в ЗУ чисел — числа, над которыми должны быть выполнены определенныепрограммой операции. С началом работы вычислительного средства из ЗУ команд по сигналу УУ выбираетсяпервая команда, дешифруется в УУ и превращается в систему сигналов, управляющих состоянием контактов(см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
