- •Введение
- •1. Цифровые устройства (иерархия)
- •1.1 Логические элементы
- •1.2. Интегральная микросхема
- •1.2.1 Степень интеграции
- •1.2.2.Типы логики
- •1.2.3. Управляющие автоматы на элементах с жесткой логикой
- •1.2.4 Достоинства и недостатки автоматов с жесткой логикой.
- •1.2.5. Технологический процесс
- •2.3. Серии микросхем
- •2. Плис
- •2.2 Основные современные типы плис
- •2.3 Некоторые производители плис
- •3. Микропроцессорные устройства
- •3.1. Компьютер
- •3.2. Микрокомпьютер
- •3.3. Проце́ссор
- •3.4.Типы процессоров
- •3.4.2 Микропроцессор
- •3.4.4 Ядро микропроцессора
- •3.5 Микроконтроллер (mcu)
- •Дополнительные устройства в расширенных вариантах микроконтроллера
- •3.6. Архитектура компьютера
- •3.6.1 Принципы фон Неймана
- •3.6.2 Гарвардская архитектура
- •3.6.3 Классическая гарвардская архитектура
- •3.6.4 Модифицированная гарвардская архитектура
- •3.7. Процессоры подразделяются …
- •3.7.1 Cisc
- •3.7.2 Misc
- •3.7.3 Risc
- •3.7.4 Архитектуры, обычно обсуждаемые в связи с risc
- •3.8. Архитектуры контроллеров
ЭиМПТ тезисы
Лекция №16
Цифровая техника - заключение
Содержание
Введение 1
1. Цифровые устройства (иерархия) 2
1.1 Логические элементы 2
1.2. Интегральная микросхема 2
1.2.1 Степень интеграции 3
1.2.2.Типы логики 3
1.2.3. Управляющие автоматы на элементах с жесткой логикой 4
1.2.4 Достоинства и недостатки автоматов с жесткой логикой. 5
1.2.5. Технологический процесс 5
2.3. Серии микросхем 5
2. ПЛИС 5
2.2 Основные современные типы ПЛИС 6
2.3 Некоторые производители ПЛИС 6
3. Микропроцессорные устройства 6
3.1. Компьютер 7
3.2. Микрокомпьютер 7
3.3. Проце́ссор 7
3.4.Типы процессоров 8
3.4.2 Микропроцессор 9
3.4.4 Ядро микропроцессора 9
3.5 Микроконтроллер (MCU) 10
3.6.1 Принципы фон Неймана 12
3.6.2 Гарвардская архитектура 13
3.6.3 Классическая гарвардская архитектура 13
3.6.4 Модифицированная гарвардская архитектура 13
3.7. Процессоры подразделяются … 14
3.7.2 MISC 14
3.7.3 RISC 14
3.7.4 Архитектуры, обычно обсуждаемые в связи с RISC 15
3.8. Архитектуры контроллеров 16
Введение
Основами электронной техники являются - аналоговая и цифровая (частью которой является микропроцессорная техника).
Инструментом создания мп устройств - программирование.
1. Цифровые устройства (иерархия)
-
Дискретная логика
- логические элементы (И, ИЛИ, НЕ, +2, И- НЕ, ИЛИ- НЕ, и пр;
- Триггеры;
- Счётчики;
- Шифраторы ;
- Дешифраторы;
- Цифровой компараторы;
- Мультиплексоры;
- Демультиплексоры;
- Регистры;
- Полусумматор;
- Сумматоры;
- Арифметическо-логическое устройство;
- Компаратор напряжений (U->1, 0);
- АЦП и ЦАП
-
ПЛИС- программируемые логические интегральные схемы
Основные – CPLD и FPGA
-
Микропроцессорные устройства
- Запоминающие устройства;
- Микрокомпьютер;
- Микропроцессор (в том числе ЦПУ в компьютере);
- Микроконтроллер;
- Однокристальные микрокомпьютеры/
1.1 Логические элементы
Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике, последовательность "0", "1" и "2" в троичной логике, последовательности "0", "1", "2", ….."9" в десятичной логике).
Логические элементы выполняют логическую функцию (операцию) с входными сигналами (операндами, данными).
рассматриваются только простейшие и важнейшие логические элементы.
Конструктивная реализация в виде ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ.
1.2. Интегральная микросхема
Интегральная (микро)схема (ИС, ИМС, м/сх, англ. Integrated circuit, IC, microcircuit, microchip, silicon chip, chip), чип, микрочи́п
ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности, изготовленная в едином тех. процессе и помещённая в неразборный корпус.
-
Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).
-
Плёночная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:
-
толстоплёночная интегральная схема;
-
тонкоплёночная интегральная схема.
-
-
Гибридная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.
Современные интегральные микросхемы, предназначенные для поверхностного монтажа
1.2.1 Степень интеграции
В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции (указано количество элементов для цифровых схем):
-
Малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле.
-
Средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле.
-
Большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле.
-
Сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — миллионы ементов в кристалле.
В настоящее время название все схемы с числом элементов, превышающим 10 000, относят к классу СБИС.
1.2.2.Типы логики
Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые).
Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы.
-
Микросхемы на полевых транзисторах:
-
МОП-логика (металл-окисел-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа;
-
КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП).
-
-
Микросхемы на биполярных транзисторах:
-
ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;
-
ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шотки.
-
ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие.
-
КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распространёнными логиками микросхем.
Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но наиболее энергопотребляющими (ф. Motorola).