Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 131
Текст из файла (страница 131)
Статические неоднородности, различные схемы обрамления в этих издел елиях играют вспомогательную роль, В функциональной электронике пока не существует принципиальных ограничений, и, свя. из слив ванных с размерами стазических или динамических неоднородностей. Сравним издс традиционной схемотехнической и функциональной электроники по быстролействию. В изделиях схемотехнической электроники перенос информационно~о сигнала пРо оиско- ность лит побитово по линиям межсоединений, что снижает помехоустойчивость и належн Е Начала функциональной электроники бгЗ изделий. В изделиях функциональной электроники массив информационных сигналов может быть обработан одномоментно весь, целиком, не обязательно в виде отдельных битов информации.
Возможно создание устройства, позволяющего производить обработку информации в аналоговом и цифровом видах одновременно, поэтому в уогройсгвах обработки информации на принципах функциональной электроники достигается производительность более 10 операций в секунду. н В изделиях функциональной электроники перенос информации, как правило, осуществляется в континуальной среде, а не в линиях межсоедннений. В схемотехнической электронике с ростом степени интеграции и уменьшением топологической нормы возникает проблема "тирании межсоединений". Она связана с резким увеличением интегральной площади, занимаемой на кристалле межсоединениями гболее 60%), деградацией электрических параметров линий межсоединений, ростом энергии на перезарядку линий межсоединений, влиянием погонной емкости линий межсоединений и волнового сопрсггивления на частотные характеристики схемы, необходимостью многоуровневой разводки при большом числе линий межсоединений.
В приборах функциональной электроники межсоединения выполняют функции вспомогательных связей и проблема "тирании межсоединений", характерная для интегральных схем, в этом случае не является ключевой проблемой. Замечательным свойством приборов функциональной электроники является использование в процессах обработки информации элементарных функций высшего порядка. В качестве примеров элементарных функций высшего порядка назовем: Фурье-преобразование; интегральное преобразование Лапласа; операцию свертки; операцию корреляции; автокорреляцию; управляемую задержку информационного сигнала; хранение информации, в том числе в виде многобитовых носителей; фильтрацию информационного сигнала; когерентное сложение сигналов; ответвление информационных сигналов; комбинированную обработку информационных сигналов и т.
д. В то же время в изделиях функциональной электроники элементарные функции высшего порядка могут быть реализованы наряду с традиционными элементарными функциями типа И, ИЛИ, НЕ и их различными комбинациями. В активной среде прибора функциональной электроники может храниться и одновременно обрабатываться большой объем информации. Поэтому изделие функциональной электроники может рассматриваться как процессор, выполняющий элементарные функции высшего порядка.
На рис. 1.2 приведены некоторые примеры процессоров и их общие схемы. Важно отметить, что обработка информации в таком типе процессорах происходит в аналоговом виде, без перевода аналогового сигнала в цифровой код и обратно. При такой обраоотке передача информации может осуществляться без проводников или линий межсоединений.
устройства памяти реализуются путем упорядоченного сохранения в континуальной среде динамических неоднородностей, каждая из которых служит битом информации. Возможно создание запоминающих устройств и на основе многобитовых динамических неоднородностей. Как уже было сказано, в приборах и устройствах функциональной электроники информационный массив может быть обработан весь и сразу в одномоментном процессе. При этом не обязательно использовать последовательную побитовую обработку двоичной информации.
Эго эквивалентно случаю предельного распараллеливания процесса обработки массива информации. Например, акустооптический процессор обеспечивает произ- Часть!1У. Функциональная электроника б24 водительность 1Π— 1О операций!с, в то время как специальная микросхема быстрог( !о и преобразования Фурье позволяет обеспечить производительность порядка 2,5х10' опера. ций/с. Выигрыш на несколько порядков в производительности вполне существенен. рассмотренные процессоры относятся к изделиям функциональной электроники первог„ поколения.
В них используется один вид динамических неоднородностей в одной конти. вуальной среде. Если используются два или более вида динамических неоднородностеи в равных средах, то такие изделия относятся ко второму поколению. Рис. 1.2. Примеры процессоров, реализованных на динамических неоднородностях различной физической природы Анализируя устройства функциональной электроники, можно выделить некоторые эле менты, характерные для всех конструкций. Во всех приборах и изделиях функциональной электроники используются дииамичесь ческие неоднородности различного вида и различной физической природы, Это первый элем емепт в прелложенной модели приоора функциональной электроники.
Так, в акустоэлектрон ных устройствах используются динамические неолнородности в виде поверхностной у й аку- — а ялостической волны (ПАВ); в полупроводниковых приборах с зарядовой связью — - з~р~д вые пакеты электронов или дырок; в приборах магнитоэлектроники — магнитоста атнче ские волны 1МСВ) и т, д. й Начала функциональной электроники 625 Все виды динамических неоднородностей генерируют, обрабатывают или хранят информацию в контннуальных средах, как правило, в твердом теле.
Континуальная среда является вторым элементом модели. Вообще говоря, она может иметь любое агрегатное состояние. Напш интересы в области микроэлектроники сосредоточены в использовании твердого тела. По своим физико-химическим свойствам среда должна быть достаточно однородной на всем тракте распространения информационного сигнала. Статические неоднородности, имеющиеся на поверхности или внутри континуальной среды, служат только для управления динамическими неоднородностями и не используются для обработки и хранения информации. Динамические неоднородности, обрабатывая информационный сигнал в континуальных средах, не меняют их физико-химических свойств в условиях термодинамнческого равновесна. В противном случае динамическая неоднородность может образовать статическую неоднородность, представляющую собой "замороженный" бит информации.
!регкьим элементом модели является генератор динамических неоднородностей, прелназначенный для их ввода в канал распространения, расположенный в континуальной среде. Динамическая неоднородность может быть введена в информационный канал в континуальнои среде и из-за ее пределов или сгенерирована в этом канале. Устройство управления динамическими неоднородностями в тракте переноса информационного сигнала или в ооласти его хранения является четвертым элементом в модели прибора. Вывод или считывание информации осуществляется с помошью дегелтора. это устройство позволяет преобразовать информационный массив, созданный динамическими неоднородноегями, в массив двоичной информации. В этом случае можно использовать хорошо развитые устройства и методы цифровой обработки информации.
Детектор является иятыж элементом типовой модели. Предложенная модель прибора функциональной электроники позволяет разви~ь системный подход к анализу известных конструктивных решений — прототипов приборов, раскрыть физическую сущность явлений, лежащих в основе работы приборов, оптимизировать известные конструкции по технико-экономическим параметрам, а также разработать лровлопшл — - новое, ранее неизвестное конструктивное решение с заданными техникоэкономическими показателями. такого рода таксонометрические исследования имеют вполне самостоятельное значение как интеллектуальные исследования высокого уровня. Скажем несколько слов о методическом подходе к изложению этой главы. В нем также исповедуется системный подход, который развит на предложенной физической модели.
Материал по всем направлениям функциональной электроники изложен по одинаковой методике. Контрольные вопросы С Что гаков функнионалымя электроника? 2. Что такое дшммнческая неоднородность? 3. Какие типы динамических неоднородностей вы знаете? 4. Назовите основнь|е мыментм модели прибора функциональной элекэроники. 5 Что лрсдсгавлчет собой ствэнчсская нсолнаролносэьч Часть !К Функциональная электрони Рекомендуемая литература !. Васенков А. А., Федотов Я. А.
Интегральная электроника статических и динамических иеодн родностей. — М л Электронная промышленность, 1, 1983. 2. Васенков А. А., Фелотов Я. А. Функциональная электроника. ()сновные направления работ Мл Электронная промышленность, 8, 1983. 3, Федотов Я. А. Электроника твердого тела. В кн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
