5.2. Үис классификациясы және қолдану аймақтары

ҮИС әртүрлі қасиеттері бойынша жіктеледі: өңделетін сигнал түріне, құрылымдық технологиялық орындалуына, қолдану аймағына байланысты және т.б.

Қазіргі таңда қолданатын ҮИС схемотехникалық бағыты және құрылымдық технологиялық әдістерге сәйкес келетін жалпы классификациясы 5.1-суретте көрсетілген.

5.1-cурет.Схемотехникалық және құрылымды технологиылық әдіс бойынша дайындалған

ҮИС классификациясы.

Өңделіп жатқан ақпарат түріне байланысты ҮИС сандық және аналогты болып бөлінеді. Сандық ҮИС дискретті ақпараттарды өңдейтін қондырғыларға арналған. Оларға шалаөткізгішті сақтау қондырғылары, көп разрядты регистрлар, санағыштар, сумматорлар мен басқа да сандық блоктар жатады. Аналогты ҮИС мысалы ретінде кернеу түрленгіштері код және код кернеулері, байланыс қондырғыларының блогы (жоғары және аралық жиілік тракты, сигнал өңдеушілер, радиоқондырғылардың көпкаскадты схемалары және т.б.) айтуға болады.

Құрылымдық технологиялық қасиеті бойынша ҮИС шалаөткізгішті және гибридті болып бөлінеді. Бұл ҮИС әрқайсысының бөлек кристалдарының санына, қолданатын активті элементтердің түріне, кристалдардың байланыстары мен монтажын орындау әдісіне байланысты көптеген түрлерге бөлуге болады.

Осылайша, гибридті ИМС құру үшін көп қабатты қалың немесе жұқа пленкалы разводканы немесе олардың орта деңгейлі интеграциялы және пассивті пленкалы элементтермен сәйкес келетін комбинацияларын қолданады.

Дискретті компонент және корпуссыз ИМС монтажы үшін дөңгелек немесе арқалықты (балочный) шығыстарды қолданады. Сонымен қатар қабаттарға разводканы және оның үлгісін жасауды машиналық жобалау әдісі жүзеге асырады.

Шалаөткізгішті ҮИС жасауда биполяр транзисторлы құрылымды немесе МДШ транзистор матрицасы ретіндегі базалық кристалдар қолданылуы мүмкін. Осындай ҮИСда фотошаблондарды да машиналық әдіспен жобалап дайындайды.

Қолдану деңгейіне байланысты ҮИС ортақ немесе жеке қолданысқа арналған болып бөлінеді. Ортақ қолданыстағы сандық ҮИС мысалына әртүрлі шалаөткізгішті сақтау құрылғылары, регистрлері, дешифраторлар, жеке қолданыстағы жүйелерді жатқызамыз. Ортақ қолданыстағы аналогты ҮИС – бұл кернеулердің кодқа, жоғары деңгейлі прецизионды операциялық күшейткіштерге, жоғары сапалы дыбыс жаңғырту күшейткіштеріне, АЖЖ (СВЧ) фазалық антенналық торлар мен басқа да жүйе модульдеріне өзара түрлену жүйесі. Жеке қолданыстағы аналогты ҮИСға радиоқабылдағыш және радиотаратқыш қондырғылардағы белгіленген жиіліктегі күшейткіш тракттары, берілген генератор немесе сыртқы тактілік жиілікте анықталатын рет бойынша алынған жиілікті құрушылар және т.б. жатады.

Әртүрлі қолдану аймағына байланысты ҮИС сипаттайтын арнайы терминдер бар. Олардың негізгілеріне анықтама беріп кетейік.

Сәйкестендірілген (унифицированный) ҮИС - бұл ақпаратты өңдеудің әртүрлі жолдарын құра алатын ҮИС.

Тапсырысты (заказная) ҮИС - бұл тек бір өнімнен құрылатын немесе ақпарат өңдеудің тар бөлімі қолданатын ҮИС.

Жинақтама (комплект) ҮИС - бұл бір немесе бірнеше сериялы құрылымдық-техникалық орындалуға сәйкес және электронды қондырғының құрылысында бірігіп қолдануға арналған ҮИС типтерінің жинағы. ҮИС жинақтамасы базалы, унификацияланған, тапсырысты және бүтін құрамды бола алады. архитектуралы-үйлесімді қондырғыларды өңдейтін ақпараттарды алуға мүмкіндік беретін ҮИС жинақтамалары - ҮИС жинақтамалар жанұясын құрайды.

ҮИС көбінесе программалық бақылауы бар және шалаөткізгішті және гибридті ҮИСда қолданатын секундына бірнеше миллион операция өндіруші есептеуіш жүйелерде кеңінен қолданылады.

Қазіргі таңда ҮИС төртінші ұрпақтың ЭВМ элементті базасы болып табылады, яғни интеграцияның үлкен деңгейін анықтайтын жоғары функцияналдық қиындықты схемалар.

Мұндай ҮИСға біріншіден микропроцессорлы схемаларды, оперативті, тұрақты және жартылай тұрақты жадылар схемасы, басқару, түрлендіру, нақты объектілермен тоғысу т.б. функцияларын орындайтын схемалар жатады.

Микропроцессорлы ҮИС пайда болуының алғышарты микроэлектрониканың технологиялық әдісі арқылы көп элементтері бар ИМС ала алатындығында болып отыр. Ол үлкен ақпаратты сыйымдылықты ҮИС жадысын және микрокалькуляторлардың ҮИСын алуға мүмкіндік береді. Біріншілердің жоғары қарапайым қанықтығы (насыщенность) мен екіншілердің функционалды қиындығы кристалдағы ИМС есептеуіш қондырғыларын жасай алады. Бұл амал тек есептеуіш құрылғылардың кішкене габариттері ғана емес, сонымен қоса аса алып машиналар және көп процессорлы жүйелер құруды қамтамасыз етеді.

Төртінші ұрпақтың ЭВМдағы ҮИС үлесі - барлық элементті базаның 30-70% алады, бірақ корпус саны бойынша жад схемасы (70-95%) иемденеді. Егер төртінші ұрпақ ЭВМ электрлік схемасын ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС элементтерінде берсек, онда ҮИС үлесіне барлық элементтің 90-98% келеді.

ЭВМ қондырғысының функциялары дайындалатын ҮИС пайда болуы ИМС жұмысын ұйымдастыруын түбегейлі өзгертуді талап етеді.

ЭВМ қондырғыларын қамтитын микропроцессорлы ҮИС ЭВМ және оның математикалық қамтамасыздандыру өнімін дайындаушысының қатысуын одан да артық қажет етеді.

Көптеген шығарылушы ҮИС қазіргі таңда жақсы өңделген және қолайлы жылдам қозғалғыштық сипаттамалары бар жоғары деңгейлі интеграциялы ИМС ала алатын n-МДШ-технология арқылы дайындалады. n-МДШ-технология бойынша фиксерленген разрядты (бір кристалды микропроцессор) ҮИС микропроцессоры шығарылды. Оны ЭВМ процессорының ядросы ретінде қолдануға болады.

Биполярлы технология (ИЛ,ТТЛ,ЭСЛ) арқылы микропроцессорлы секциялар шығарады. Оны қолданғанда өңделетін сандар разряды бар секцияның қысқа разрядты ЭВМ процессорын құруға болады. Бұл микропроцессорлық ҮИС разряд бойынша өсім ( разрядтылығы 2n,4n,8n…,n=1,2,3…) деп аталады. Мұндай микропроцессорларды 4,8,16,32 немесе одан да көп сандарды өңдейтін разрядтығы бар ЭВМ құруға болады.

Микропроцессорлық ИМС тарихи дамуы он жылдан аспайды деп саналады. Бірақ осы салыстырмалы түрде аз уақытта микропроцессордың төрт ұрпағы пайда болды. Олар бір бірімен тактика техникалық сипаттамалары бойынша ерекшеленеді:

Бірінші ұрпақ – p-МДШ – технология бойынша дайындалатын баяу қозғалатын төрт разрядты ҮИС;

Екінші ұрпақ – n-МДШ және КМДШ– технология бойынша орташа қозғалатын 4 және 8 разрядты ҮИС;

Үшінші ұрпақ - тез қозғалмалы биполярлы секцияланатын МП ҮИС;

Төртінші ұрпақ - бір кристалды микропроцессор, процессорлы секциялар мен микро ЭВМ.

МП ҮИС номенклатурасы дайындалудың жүйелі амалымен аныталады. Сонымен қатар МП ҮИС жобалаудың кезеңіндегі бір циклнда есептеуіш машиналардың архитектурасы толық жасалуы керек.

ҮИС құрудағы жүйелі амалы тармамандандырудың пайда болуы шығармайды, бірақ ҮИС жоғары тиражды болу керек. Отандық өндірушілік жүйелік амалды базасында әр түрлі технология бойнша микропроцессорлық ҮИС шығарылымы жатыр.

K536 және K581 сериялы микропроцессорлар ҮИС жинақтамасының тармамандырылған деп аталатын болады: олар ауқымды қолданыстағы ЭВМ микропроцессорларының нақты моделдерін құруға арналған. K580 және K584 сериялы микропроцессорлар дайындалушы қосымша схемаларымен қоса кең ауқымды есептеуіш өнімдерді(контроллер, микро ЭВМ және т.б.) құруға арналған. K589 сериялы жинақтама шексіз разрядты жылдам есептегіш өнімдерді құруға қолданады. K587 және K588 сериялы жинақтамалар пайдаланатын қуаты аз болатын есептеуіш өнімдерді құруға арналған. Сонымен қатар олар жоғары бөгеуге қарсылығымен және көптеген жағдайда жылдам қозғалғыштықты қолдануда қолайлы сипаттайды.