Функциональный состав цифровых ис
Цифровые ИС в зависимости от наличия элементов памяти подразделяются на комбинационные и последовательностные [3]. В состав любой серии микросхем входят ИС обоих типов, что позволяет создавать цифровые узлы любой сложности в соответствии с заданным функциональным назначением. К отдельному типу относят микросхемы памяти.
Комбинационными называют узлы, которые не содержат элементов памяти. К ним относятся логические ИС, шифраторы, дешифраторы, кодопреобразователи, мультиплексоры, устройства сравнения, сумматоры и др.
Логические ИС выполняют логические операции И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ-НЕ и пр. (например, К155ЛА1).
Шифратор предназначен для преобразования входного унитарного кода в выходной двоичный код (К155ИВ1).
Дешифратор выполняет преобразование параллельного двоичного кода в выходной сигнал на одном из своих выходов (К155ИД1).
Кодопреобразователь представляет собой функциональный узел, преобразующий входной m-элементный параллельный код в выходной n-элементный параллельный код (564ИК2).
Мультиплексор (управляемый кодом коммутатор) предназначен для коммутации сигнала одного из входов на выход (К155КП2).
Устройства сравнения и сумматоры выполняют соответственно сравнение и суммирование двух кодов (К555СП1).
К цифровым ИС последовательностного типа относятся триггеры, счетчики, регистры, делители.
Триггеры составляют основу функциональных узлов последовательностного типа. К ним относят устройства, имеющих два устойчивых состояния, в каждое из которых триггер переводится внешним воздействием (К155ТМ5).
Регистром называют цифровой узел, предназначенный для записи и хранения кода (К155ИР1).
Счетчиком называют функциональный узел, который осуществляет подсчет поступающих на его вход импульсов (К155ИЕ2).
Делителем называют функциональный узел, который осуществляет деление частоты входных импульсов на заданный коэффициент. Обычно в качестве делителя используются счетчики.
Бис и микропроцессоры
Создание интегральных микросхем, состоящих из 10-15 до 25-100 схемных элементов, явилось первым этапом на пути существенного расширения функциональных возможностей электронной аппаратуры и улучшения ее количественных и качественных показателей. Такие интегральные схемы представляют в большинстве случаев универсальную элементную базу для создания более сложных узлов и схем разрабатываемой аппаратуры.
Развитие микроэлектроники направлено на создание БИС, состоящих из десятков и сотен тысяч компонентов. Граница между обычными и большими интегральными схемами условна.
БИС представляют ряд типовых узлов и схем цифровых устройств: счетчики, регистры, дешифраторы и т.д.
БИС создают широкие перспективы применения электроники в промышленности с использованием программного управления, а также средств цифровой вычислительной техники.
Развитие микроэлектроники в начале семидесятых годов привело к появлению микропроцессоров - новой разновидности БИС, особенность которых заключается в реализации полного перечня функций, выполняемых процессором современных ЭВМ. В связи с широким спектром возможных применений эволюция архитектуры микропроцессоров пошла по нескольким различным направлениям, в результате чего появились следующие классы:
простые однокристальные 4- и 8-разрядные контроллеры невысокой производительности, применяемые в игрушках, кинофототехнике, бытовых приборах и автомобильной электронике;
быстродействующие секционные комплекты микропроцессорных БИС для создания вычислительных машин произвольной разрядности, адаптируемых к алгоритмам обработки данных на микропрограммном уровне;
мощные однокристальные 16- и 32-разрядные микропроцессоры, сравнимые по производительности с мини-ЭВМ;
процессоры цифровой обработки сигналов, подключаемые к стандартным интерфейсам микроЭВМ для обработки арифметических алгоритмов, таких, как быстрое преобразование Фурье;
аналоговые процессоры - устройства, включающие АЦП, ЦАП, устройства цифровой обработки и представляющиеся пользователю как системы с аналоговым входом и аналоговым выходом.
Существенное отличие архитектуры, ориентированной на различные классы задач, порождает взаимную незаменяемость разных классов микропроцессоров. Развитие всех направлений дополняет друг друга, в результате чего создается элементная база, ориентированная на эффективное использование в составе систем и устройств различной производительности и потребления энергии.