- •Основы вычислительной техники
- •Оглавление
- •Раздел 1. Методические вопросы 7
- •Раздел II. Математические, логические и аппаратные основы вт 31
- •Раздел III. Сложные комбинационные функциональные узлы 72
- •Раздел IV. Последовательностные и релаксационные функциональные узлы 111
- •Раздел V. Архитектура средств вт 159
- •Введение
- •Раздел 1. Методические вопросы Лекция 1. Сведения о дисциплине
- •Цель и задачи дисциплины, её место в учебном процессе
- •Место дисциплины в структуре ооп впо
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •Содержание дисциплины
- •Распределение трудоемкости
- •Разделы дисциплины
- •Содержание разделов дисциплины
- •Раздел I. Введение. Методические вопросы – 2 часа.
- •Раздел II. Математические, логические и аппаратные основы вт – 6 часов.
- •Раздел III. Сложные комбинационные функциональные узлы вт – 8 часов.
- •Раздел IV. Последовательностные и релаксационные функциональные узлы вт – 8 часов.
- •Раздел V. Архитектура средств вт – 10 часов
- •Рекомендуемая литература
- •Учебники (рис. 2)
- •Справочники
- •Методические рекомендации для студентов по изучению учебной дисциплины для очной формы и нормативного срока обучения
- •Указания по работе с основной и дополнительной литературой, рекомендованной программой дисциплины
- •1.5. Советы по подготовке к текущей аттестации и экзамену:
- •Событие – сигнал – данные
- •Раздел II. Математические, логические и аппаратные основы вт Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 2. Варианты выполнения интегральных микросхем
- •2.1. Начальные сведения
- •2.2. Классификация имс
- •Определение
- •2.3. Сравнительный анализ имс семейства ттл различных серий
- •2.4. Особенности применения микросхем с ттл логикой
- •2.5. Варианты выполнения выходного каскада имс семейства ттл
- •2.6. Характеристика логического элемента
- •Лекция 3. Понятие кодирования и разновидности кодов
- •3.1. Основные положения
- •3.2. Специальные виды кодов
- •Лекция 4. Системы логических функций и их реализации
- •4.1. Основные тождества алгебры логики (повторение) 4
- •4.2. Системы логических функций от 1 и 2 аргументов
- •4.3. Минимизация логических функций
- •Метод Карно-Вейча
- •4.4. Материал для самостоятельной работы Дополнительные возможности логических преобразований на базе комбинационных микросхем ттл
- •Раздел III. Сложные комбинационные функциональные узлы Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 5. Сложные комбинационные схемы
- •5.1. Преобразователи кодов: классификация, назначение и функционирование
- •5.2. Шифраторы и дешифраторы семейства ттл: функционирование и использование
- •Лекция 6. Коммутаторы
- •6.1. Общее определение, классификация, назначение и функционирование
- •6.2. Функциональные схемы коммутаторов
- •6.3. Реализации коммутаторов информационных потоков
- •Лекция 7. Преобразователи специальных кодов и схемы анализа кодов
- •7.1. Преобразователи специальных кодов
- •7.2. Схемы анализа кодов
- •7.3. Арифметико-логические устройства
- •Лекция 8. Комбинационные микросхемы с программируемыми функциями и пзу
- •8.2. Постоянные запоминающие устройства
- •Флэш-память
- •Раздел IV. Последовательностные и релаксационные функциональные узлы Методические рекомендации для студентов
- •Лекции 9-10. Последовательностные (накапливающие) схемы
- •9.1. Последовательностные микросхемы и узлы на их основе
- •9.2. Триггеры Разновидности триггеров
- •Преобразование триггеров
- •9.3. Регистры
- •9.4. Счетчики: классификация, функционирование, использование.
- •Лекция 11. Микросхемы оперативной памяти
- •Лекция 12. Релаксационные функциональные узлы
- •12.1. Основные положения
- •12.2. Одновибраторы
- •12.3. Мультивибраторы
- •Раздел V. Архитектура средств вт Методические рекомендации для студентов
- •Вопросы для экзамена Теоретическая часть
- •П римеры практических заданий
- •Заключение
- •Приложение Зарубежные аналоги наиболее распространенных микросхем ттл малой и средней интеграции
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
8.2. Постоянные запоминающие устройства
Близкую к ПЛМ структуру имеют постоянные запоминающие устройства. Они служат для создания модулей памяти микроЭВМ и УЧПУ, в которых средствами самой использующей эту память ЭВМ изменить записанную информацию невозможно, и предназначены для хранения констант и программ. Запоминающие элементы в них объединяются в двухкоординатную матрицу, образованную пересечением совокупности входных (адресов) и выходных (данных) информационных шин. В местах пересечений шин могут быть включены диоды, биполярные транзисторы и МОП-транзисторы. Наибольшее распространение получили ПЗУ на МОП-транзисторах ввиду технологической простоты и связанной с этим возможностью получения высокой степени интеграции, а также малой потребляемой мощности. Преимуществом ПЗУ, выполненных на биполярных транзисторах, по сравнению с ПЗУ на МОП-транзисторах является более высокое быстродействие.
Серийно выпускаются следующие подтипы постоянных ЗУ: ПЗУ (ROM) – ЗУ с данными, занесенными в процессе изготовления ИМС, ППЗУ (PROM) – ЗУ, программируемые потребителем (однократно), РПЗУ (EPROM) – репрограммируемые (многократно) в процессе эксплуатации (см. http://parallel.ru/FPGA/glossary.html).
В ПЗУ запись информации производится изготовителем с помощью сменного заказного фотошаблона (маски).
Постоянные запоминающие устройства, допускающие однократное программирование у заказчика (программируемая память со считыванием) – это микросхемы, в которых состояние ячеек можно задать уже после изготовления устройства (создав либо разрушив перемычки).
Накопитель ППЗУ представляет собой матрицу на биполярных или канальных транзисторах с программируемыми перемычками, включенными последовательно с эмиттерами транзисторов, то есть функциональная схема БИС ППЗУ аналогична схеме масочного ПЗУ.
Постоянные запоминающие устройства, допускающие многократное репрограммирование и сохраняющие информацию при отключении питания (стираемая программируемая память только со считыванием) – это микросхемы, использующие элементы коммутации, которые можно устанавливать в одно (скажем, замкнутое) состояние избирательно, а в другое – коллективно. Программирование таких ПЗУ состоит в предварительной коллективной установке всех перемычек в одно состояние, что равносильно стиранию ранее записанной информации, и последующей поочередной установке нужных перемычек в другое состояние. Большинство БИС репрограммируемых ПЗУ имеют один принцип организации – это наличие матричного накопителя с двумя дешифраторами и вспомогательных схем управления. Существует два подтипа РПЗУ: с электрическим стиранием (ЭРПЗУ, EEPROM, E2PROM) и со стиранием ультрафиолетом (РПЗУ-УФ, UVPROM). Электрически репрограммируемые ПЗУ характеризуются сочетанием положительных качеств ПЗУ – энергонезависимым хранением информации и высокой удельной плотностью ее записи – с возможностью многократной смены информации, как в ОЗУ. В настоящее время БИС ЭРПЗУ развиваются по двум направлениям. Первое направление, наиболее раннее, заключается в том, что электрически программируемые ПЗУ изготавливаются как обычная МОП-матрица, но между металлическим затвором и слоем изолирующей окиси осаждается тонкий слой нитрида кремния. Этот слой имеет свойство сохранять электрический заряд после подачи на затвор транзистора программирующего импульса. Технология изготовления МОП-приборов со слоем нитрида кремния получила название МНОП-технологии. Практически до 1980 года МНОП ЗУ изготавливались по р-канальной технологии с Al-затвором, что ограничивало быстродействие этих БИС в режиме считывания в микросекундном диапазоне. Второе направление развития электрически программируемых ПЗУ заключается в использовании элементов памяти на основе двухзатворной модификации лавинно-инжекционной МОП-структуры с плавающим затвором (ЛИПЗ/МОП), где запоминающие транзисторы имеют два затвора – управляющий и плавающий (последний не имеет внешнего вывода). Микросхемы, построенные на основе ЛИЗ/МОП-структур, имеют меньшее время выработки, чем МНОП-приборы. Но в последнее время разработана технология, позволяющая реализовать устройство на основе быстродействующих МНОП-приборов по n-канальной технологии с поликремниевыми затворами, при этом гарантируется хранение информации до 10 лет. Микросхемы со стиранием ультрафиолетом представляют собой РПЗУ на основе лавинно-инжекционных МОП-транзисторов с плавающим затвором, в которых запись информации осуществляется электрическим способом, а для стирания информации требуется облучение источником ультрафиолетового излучения. Из-за сложности перепрограммирования их использование сокращается.
Кодируются соответствующие отечественные микросхемы буквами РЕ – для ПЗУ, РТ – для ППЗУ и ПЛМ, РФ – для РПЗУ с УФ-стиранием, РР – для РПЗУ с электрическим стиранием.