Тема 2.7 Интегральные схемы микроэлектроники

          Студент должен иметь представление:

·     о соединении элементов и оформлении микросхем;

                                      Знать:

· классификацию, маркировку интегральных схем микроэлектроники.

    Общие сведения. Понятия о гибридных, толстопленочных, тонкопленочных, полупроводковых интегральных схемах. Технология изготовления микросхем. Соединение элементов и оформление микросхем. Классификация, маркировка и применение микросхем.

         Методические указания

Современные ЭВМ строят на элементах ,реализованных методами микроэлектроники . Цели микроминиатюризации элементов : снижение объема и массы при одновременном повышении быстродействия и надежности. Основные технологические способы микроминиатюризации элементов следующие :

1. Микромодульная технология (ММТ) ,которая использует дискретные миниатюрные элементы.

2. Тонкопленочная технология (ТПТ) , которая использует процессы осождения или напыления на изолирующие подложки проводящих и полупроводящих пленок.

3. Интегральная тенхнология (ИТ) , которая обеспечивает изготовление компонентов в виде отдельных областей в полупроводниковых материалах , обладающих характеристиками дискретных радиокомпонентов. Все межкомпонентные соединения выполняются совместно с компанентами.

4. Гибридные технологии (ГТ) , которые используют интегральные и тонкопленочные технологические процессы. В логических элементах , выполненных по ГТ , активные компоненты реализуются на основе кремниевых кристаллов , а для пассивных используются тонкие пленки.

В последние годы в микроэлектронике возникло новое направление – молекулярная электроника. Это направление связано с использованием свойств отдельных молекул или комплексов молекул.

         Вопросы для самоконтроля:

1. В чем заключается принцип элементарной интеграции.

2. Чем отличается гибридная технология от полупроводниковой интегральной микросхемы.

3. Какие степени интеграции вы знаете?

4. Какими преимуществами обладает микросхема?

[3,5]

Тема 2.8 Микропроцессоры и микро ЭВМ

       Студент должен иметь представление:

· о микропроцессах и микро-ЭВМ ( место в структуре вычислительной техники для комплексной автоматизации управления производством; архитектура и функции; примеры применения микропроцессорных систем)

       Микропроцессоры и микро ЭВМ, их место в структуре вычислительной техники для комплексной автоматизации управления производством, в информационно-измерительных системах в технологическом оборудовании.

Архитектура и функции микропроцессоров; типовая структура микропроцессора и ее состовляющие; вспомогательные элементы микропроцессоров; устройство управления, стековая память.

Полупроводниковые запоминающие устройства (ЗУ): классификация ЗУ; основные качественные показатели.

Интерфейс в микропроцессорах и микро-ЭВМ; обмен информацией между ЗУ и устройствами ввода и вывода; устройство ввода и вывода интерфейса.

Периферийное оборудование микро-ЭВМ, устройство ввода-вывода, системы отображения информации; специализированные периферийные устройства.

Серийно выпускаемые микропроцессорные комплекты (МКП), микро-эвм, программное обеспечение, стандартизация в области МКП; примеры применения микропроцессорных систем.

       Методические указания:

Микропроцессоры – это обрабатывающее и управляющее устройство , выполненное с использованием технологий больших интегральных схем (БИС) и обладающие способностью выполнять под программным управлением обработку информации , включая ввод и вывод информации , принятие решений , арифметические и логические операции.

В состав микропроцессора входят арифметико-логическое устройство , схема управления и синхронизации ,регистр – аккумулятор, сверхоперативное запоминающее устройство , программный счетчик , адресный стек , регистр команд и дешифратор кода операции , схема управления памятью и вводом-выводом.

Микро-ЭВМ – это вычислительная и управляющая система , выполненная на основе микропроцессора , в состав которой входят программная памят , память данных ( оперативное запоминающее устройство ) ,устройство ввода-вывода ,генератор тактовых сигналов ,а также другие устройства ,выполненные с использованием БИС или элементов с меньшей степенью интеграции.

МП и микро-ЭВМ имеют два основных направления применения : первое- традиционное для средств ВТ и второе – нетрадиционное , в котором до появления МП использование средств ВТ не предполагалось , в системах управления технологическими процессами , в измерительных приборах и др.

Микро-ЭВМ имеют ряд преимуществ по сравнению с мини-ЭВМ : достаточно мощная система команд с развитой системой адресации , многоуровневая система прерываний и малое время реакции на запросы , наличие каналов прямого доступа памяти , периферийный интерфейс в виде одной или нескольких БИС ввода-вывода .Микро-ЭВМ имеют на порядок лучшее показатели , чем мини-ЭВМ , по отношению стоимости к числу команд или к числу регистров общего назначения.

Микро-ЭВМ уступают мини-ЭВМ по следующим показателям: меньшая разрядность и в два-три раза меньшее быстродей -ствие.

Применение микро-ЭВМ в системах управления, в измерительных приборах и др. определятся следующими основными преимуществами по сравнению с устройствами с жесткой структурой : значительно большая гибкость , простота конструкций , меньшая стоимость , более высокая надежность. Данные преимущества систем на основе МП обусловили их применение вместо систем в жесткой структурой как основное направление применения .

             Вопросы для самоконтроля:

1. Привести пример программного управления технологическим процессом на производстве.

2. Как осуществляется программирование задачи при ее решении на ЭВМ.                              

[5,8]