19

Электроника и МПУ, Флёров А.Н

Лекция №14, тезисы

Цифровая техника - заключение

Содержание

Введение 1

1. Цифровые устройства (иерархия) 2

1.1 Логические элементы  2

1.2 Управляющие автоматы на элементах с жесткой логикой 2

1.3 Достоинства и недостатки автоматов с жесткой логикой. 3

1.4 Технологический процесс 3

1.5. Серии микросхем 3

2. ПЛИС 4

2.2 Основные современные типы ПЛИС 4

2.3 Некоторые производители ПЛИС 5

3. Микропроцессорные устройства 5

3.1. Компьютер 5

3.2. Микрокомпьютер  6

3.3. Проце́ссор 6

3.4.Типы процессоров 7

3.4.2 Микропроцессор  7

Ядро микропроцессора 8

3.4.3 Микроконтроллер (MCU)  8

3.6 Принципы фон Неймана 11

3.7. Гарвардская архитектура 12

3.7.1 Классическая гарвардская архитектура 12

3.7.2 Модифицированная гарвардская архитектура 12

3.8. Процессоры подразделяются … 12

3.8.2 MISC 13

3.8.3 RISC 13

3.8.4 Архитектуры, обычно обсуждаемые в связи с RISC 14

3.9. Архитектуры контроллеров 14

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 15

Классификация и система условных обозначений цифровых микросхем 15

Введение

Основами электронной техники являются - аналоговая и цифровая, частью которой является микропроцессорная техника (МП).

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 Управляющие автоматы на элементах с жесткой логикой

(с памятью и без памяти)

В управляющих автоматах на элементах с жесткой логикой - для хранения информации о состоянии используется набор триггеров, на их тактовый вход подается тактирующий сигнал, входные сигналы X подаются на комбинационные устройства, вырабатывающие сигналы управления Y для (функции возбуждения) триггеров.

Полученные булевы функции минимизируются (например, методом карт Карно) и используются в качестве формы для построения схемы автомата.

Различают КОНЕЧНЫЕ АВТОМАТЫ:

автомат Мили

автомат Мура,

Подобный автомат реализуется схемой, процесс синтеза которой называется структурным синтезом. Процесс структурного синтеза автомата разделяется на следующие этапы:

1. выбор типа запоминающих и логических элементов;

2. кодирование состояний автомата;

3. синтез комбинационной схемы, формирующей сигналы возбуждения и выходные сигналы.

В. М. Глушковым разработан общий конструктивный прием, называемый каноническим методом структурного синтеза автомата.

1.3 Достоинства и недостатки автоматов с жесткой логикой.

Схемы с жесткой логикой, как правило, позволяют обеспечить наибольшее быстродействие из всех возможных методов построения цифрового автомата, однако при возрастании сложности реализуемых алгоритмов схемы автоматов с жесткой логикой очень быстро становятся более сложными , чем схемы автоматов с микропрограммным или программным управлением.

Поэтому схемы автоматов с жесткой логикой в настоящее время используют только в том случае, когда требуется максимальное быстродействие

1.4 Технологический процесс

При производстве полупроводниковых интегральных микросхем применяется фотолитография и литографическое оборудование.

Разрешающая способность этого оборудования (т.н. проектные нормы) и определяет название применяемого техпроцесса

процессоры (Core 2 Duo) делают по новой УФ-технологии 0,045 мкм.

видеопроцессоры и flash-память фирмы Samsung — 0,040 мкм)..

Core i3 -i7 тех. Процесс - 0,032 мкм.