Устройстро автоматического выхода процессора

Содержание

Введение  2

1 Анализ технического  задания 6

2 Обоснование схемы  электрической структурной 8

3 Выбор и обоснование  схемы Э2 разрабатываемого устройства   14

4 Выбор и обоснование  схемы Э3 разрабатываемого устройства   15

4.1 Выбор элементной  базы   15

4.2 Разработка  схемы Э3. Описание принципа работы  устройства   30

5 Расчётная часть  31

5.1 Расчёт времени задержки  распространения сигнала 31

5.2 Расчёт потребляемой  мощности 33

5.3 Проверочный расчёт  нагрузочной способности 34

6 Экспериментальная часть 36

Заключение 38

Список используемой литературы 40

Введение

Computer (компьютер) — электронно-вычислительная машина (ЭВМ). Это буквальный перевод термина с английского языка. В нашем языке также закрепилось и это английское слово. Компьютер — это электронное устройство, которое позволяет производить вычисления под управлением человека, ее пользователя. Существует огромное множество разнообразных компьютеров — электронных вычислителей. Они встраиваются в автомобили (там говорят о "бортовых компьютерах"), в мобильные телефоны, принтеры, холодильники, промышленное оборудование и многое другое. Там они выполняют строго определенные задачи по одной единственной программе, которая не может быть изменена пользователем. Их относят к специализированным компьютерам.

Но есть и универсальные  компьютеры, которые могут загружать  для выполнения и программу, по которой  проводятся вычисления, и данные, над  которыми проводятся вычисления. Такие  компьютеры делятся на классы: сверхбольшие (суперкомпьютеры), большие, миникомпьютеры и микрокомпьютеры (подклассом которых являются персональные компьютеры или ПК). По-английски — Personal Computer (PC). Слово "персональный" означает, что компьютер находится во владении одного пользовтеля и полностью управляется им (индивидуальный компьютер). В свою очередь персональные компьютеры принято разделять на типы: пользовательские, офисные, портативные ("ноутбуки" — Notebook), рабочие станции и игровые. Это деление по сфере использования. Появляются и новые типы: "наладонники", "нетбуки" и пр.

Появление персональных компьютеров (относительно небольших  по размеру, но очень мощных по вычислительным возможностям) связано с прогрессом электронной техники и появлением больших интегральных микросхем, способных объединять в себе миллионы отдельных электронных "переключателей" — транзисторов. Первый персональный компьютер, который назывался Apple (на базе первой в своем классе микросхемы-процессора Intel 8080), был создан в 1976 году фирмой, которая имела такое же название. Сейчас Apple выпускает линейку персональных компьютеров Macintosh (или сокращенно Mac). Вскоре после появления первого ПК лидерство в этой области перехватила корпорация IBM — гигант компьютерной индустрии. Ею в 1981 году был выпущен компьютер IBM PC. Такому событию способствовала умелая маркетинговая политика корпорации. Исторически в нашей стране используются практически только компьютеры PC. Но в США и других странах популярны как Mac, так и PC. По внешнему виду и работе Mac и PC очень похожи друг на друга, но они не взаимозаменяемые ни по аппаратным частям, ни по программам (как два автомобиля разных изготовителей).

Персональные компьютеры IBM были построены на основе принципа открытой архитектуры, что означает:

• блочный принцип построения (легко заменять блоки для ремонта и улучшения — говорят "апгрейда" (от английского слова upgrade) );
• возможность наращивания аппаратных ресурсов (можно прилаживать к компьютеру дополнительные блоки, чтобы расширять его возможности);
• наличие информационной шины или информационной магистрали (набора проводников с разъемами), к которой подключены все составные части компьютера и по которой передаются данные и программы (универсальная конструкция).

Внешние и внутренние устройства подключаются к шине компьютера через разъемы. USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) — предназначен для подключения большого количества устройств (флэш-карта, мышь, клавиатура и т.д.) и выведен на переднюю панель корпуса компьютера. USB-разъемов обычно несколько.

Для персонального компьютера существует понятие базовой конфигурации. Это минимально необходимый состав компьютерной системы, при котором она будет не только корректно, но и надежно работать. В базовую конфигурацию включают четыре устройства:

• Системный блок представляет собой металлический корпус, внутри которого размещаются самые важные рабочие блоки компьютера. Состав системного блока будет рассмотрен ниже на этой странице.
• Монитор - основное устройство для вывода данных. Монитор отображает цифровую, символьную и графическую информацию, получаемую из компьютера.
• Клавиатура - устройство для ввода данных. Клавиатура имеет более 100 клавиш для ввода букв, символов и управляющих команд. Алфавитно-цифровые клавиши расположены "как на печатной машинке" соответствующего алфавита.
• Мышь - устройство ввода, предназначенное для управления операционной системой и программами. Перемещение небольшой мыши по плоской поверхности стола синхронизовано с перемещением графического объекта (указателя) на экране монитора. Кнопки (и колесико) мыши используются для ввода команд.

Персональные компьютеры классифицируются в зависимости от назначения следующим образом:

• Настольный компьютер (англ. desktop computer) — стационарный персональный компьютер, предназначенный в первую очередь для работы в офисе или в домашних условиях. Термин обычно используется для того, чтобы обозначить вид компьютера и отличить его от компьютеров других типов, например, портативного компьютера, карманного компьютера, встроенного компьютера или сервера.
• Ноутбук (англ. notebook — блокнот, блокнотный ПК) — портативный персональный компьютер, в корпусе которого объединены типичные компоненты ПК, включая дисплей, клавиатуру и устройство указания (обычно сенсорная панель, или тачпад), карманный компьютер, а также аккумуляторные батареи. Ноутбуки отличаются небольшими размерами и весом, время автономной работы ноутбуков изменяется в пределах от 1 до 15 часов.
• Планшетный персональный компьютер (планшетный ПК, tablet PC) — полноразмерный ноутбук, относящийся к классу мобильных компьютеров оборудованных сенсорным экраном, позволяющий работать при помощи стилуса или пальцев, как с использованием, так и без использования клавиатуры и мыши.
• Карманный персональный компьютер (КПК, англ. Personal Digital Assistant, PDA — «личный цифровой секретарь», а также Handheld computer) — портативное вычислительное устройство, обладающее широкими функциональными возможностями. КПК часто называют наладонником (англ. palmtop) из-за небольших размеров.
• Промышленный персональный компьютер (Промышленный ПК, англ. Industrial PC, IPC) — персональный компьютер предназначенный для работы в рамках промышленного производственного процесса на предприятии.

Целью курсового проектирования является разработка «Устройства автоматического выхода процессора», обладающего сравнительно высокими техническими показателями, высокой надёжностью, современной элементной базой.

1 Анализ технического задания

При рассмотрении технического задания по теме «устройство автоматического выхода процессора» выполним анализ существующей отечественной и зарубежной литературы по рассматриваемой теме. Согласно источнику (научно-технический и производственный журнал «Микропроцессорные средства и системы»)  данное устройство должно обеспечивать автоматический выход процессора на стартовый адрес программы, хранящейся в ПЗУ встраиваемой системы, при включении питания и перезапуске микроЭВМ. Технические характеристики микросхем, используемых в устройстве, можно посмотреть в справочнике «Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги», автора Нефедова А. В. Информацию по микроконтроллерам и микропроцессора можно найти в справочнике «Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем», автора Шахнова В. А.

Проанализируем исходные данные. Технические характеристики проектируемого устройства должны быть следующими:

• потребляемая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной, реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно, и полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз. Не должна превышать 9 милливатт;
• быстродействие схемы – это среднестатистическое число операций (кроме операций ввода, вывода и обращения к внешним запоминающим устройствам), выполняемых схемой в единицу времени; один из основных

параметров схемы, характеризующий её производительность.

На схеме должен  присутствовать приёмопередатчик, количество его разрядов должно быть равным 24.

В проектируемом устройстве нужно предусмотреть следующее:

• пуск в ручном режиме;
• клеммы для подбора для управления формированием чётности каналов;
• подключение 16-разрядного АЛУ;
• управление асинхронным модулем, обеспечивающим взаимосвязь микросхем процессора на базе МПК;
• схему блокировки приёмопередатчика.

Также необходимо предусмотреть  проверочный расчёт нагрузочной  способности.

2 Обоснование  схемы электрической структурной

Устройства, подключаемые к компьютеру, и расположенные внутри системного блока, называются внутренними, а снаружи — внешними. Внешние устройства, предназначенные для ввода, вывода и хранения данных, также называют периферийными.

В состав системного блока  входят следующие основные (внутренние) устройства:

1. Материнская или системная плата - основная плата компьютера, на которой смонтированы электронные блоки, микросхемы, системная шина и разъемы.
2. Процессор — основной элемент компьютера, выполняющий все вычисления и обработку информации. При работе компьютера он сильно нагревается, поэтому его необходимо охлаждать. Обычно система охлаждения представляет собой радиатор (пластину из алюминиевого сплава), обдуваемую потоком воздуха от специально предназначенного для этой цели вентилятора ("кулера"). Кулер устанавливается сверху корпуса процессора и полностью закрывает его. От этого и других вентиляторов и происходит шум, которым сопровождается работа компьютера.
3. Оперативная память (ОЗУ —оперативно-запоминающее устройство). Модули с микросхемами, которые используются для временного хранения данных и программ при работе компьютера. Оперативная память — самый близкий и быстрый по скорости передачи данных "партнер" процессора. Большую часть времени процессор обменивается данными с оперативной памятью, поэтому ее значение для эффективной работы компьютера нельзя переоценить. Важнейшими характеристиками оперативной памяти являются: ее тип, объем и конструктивное исполнение. Разные типы памяти несовместимы между собой. Если оперативной памяти мало, а запущенная программа большая или проводит много вычислений, то компьютер начинает "тормозить", жесткий диск непрерывно "шуршит", а указатель мыши передвигается по экрану скачками.
4.   Базовая система ввода/вывода - набор микросхем, расположенных на материнской плате, которые обеспечивают следующие функции: тестирование оборудования после включения питания компьютера, первоначальная загрузка компьютера, управление основными устройствами ввода и вывода информации (например, клавиатура включается сразу, как только подано питание, и с ее помощью можно управлять загрузкой компьютера).
5. Накопитель на жестком магнитном диске ("винчестер") - устройство для длительного хранения данных и программ. Своего рода библиотека компьютера, где хранятся все программы и данные. Жесткий диск отличается большой емкостью (сотни и даже тысячи Гбайт). Считывание и запись информации на вращающийся намагничивающийся диск осуществляется с помощью магнитных головок, которые перемещаются вдоль заранее размеченных дорожек.
6. Дисковые накопители: дисководы гибких дисков (в последнее время используются мало, так как вытеснены более ёмкими флэш-дисками),  дисководы CD-ROM и DVD (см. рис. слева). Они представляют собой устройства для чтения программ и данных, поставляемых на лазерных носителях (компакт-дисках). При наличии в компьютере звуковой карты и специального программного обеспечения могут также воспроизводить музыкальные и видеодиски.
7. Видеокарта обеспечивает физическую связь между системным блоком и монитором, а также ряд других функций. "Готовит" изображение для показа на мониторе. Фактически представляет собой специализированный микрокомпьютер! Сложное и дорогое устройство, которое обеспечивает на экране, например 1280х1024 отдельных точек (пикселей) при 16 миллионах цветовых оттенков. Имеет свою ОЗУ и систему охлаждения своего микропроцессора. От качества видеокарты, в частности, зависит воспроизведение фильмов и возможность играть в красочные динамические игры.
8. Звуковая плата - внутреннее устройство, предназначенное для обработки звуковой информации и сопряжения с внешними устройствами ввода/вывода звука (микрофоном, наушниками, звуковыми колонками, усилителем, радиоприемником, видеокамерой и др.). В последнее время звуковая карта часто встраивается в материнскую плату.
9. Блок питания обеспечивает стабилизированным электрическим напряжением все перечисленные блоки компьютера. Блок питания вместе с главным вентилятором обычно входит в состав корпуса системного блока и поставляется вместе с ним. От мощности блока питания зависит количество модулей оборудования, которые могут быть установлены в компьютерной системе. Некачественные блоки питания могут преждевременно выходить из строя в следствии нестабильности городской электрической сети.

Внешних устройств для  ПК производится очень много: и типов, и моделей. Рассмотрим некоторые из них, которые могут представлять интерес в самом начале знакомства с компьютером (и которые не входят в базовую конфигурацию компьютера).

1. Флэш-диск - это современное, компактное устройство для хранения данных, построенное на основе микросхем полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. В нем нет подвижных частей (как такового вращающегося диска в нем нет, и это слово используется "по традиции"). Допускает "горячее" (т.е. во время работы компьютера) подключение в разъем USB, после чего распознается операционной системой, как жесткий диск. К компьютеру может быть подключено сразу несколько таких дисков. С каждым годом объем памяти флэш-дисков увеличивается.
2. Сканер - устройство для ввода в компьютер изображений с бумажных документов (текстов, чертежей, фотографий и т.д.). Наибольшее распространение получили планшетные (плоские) сканеры форматов А4 и А3. Следует подчеркнуть, что отсканированный текстовый документ, как и любой другой, попадает в компьютер в виде графического изображения. Чтобы компьютер "воспринимал" его и позволял обрабатывать как текст (то есть в текстовых редакторах), нужна его обработка в специальной программе распознавания символов.
3. Принтер - устройство, подключаемое к компьютеру и предназначенное для печати информации на твердый носитель, обычно на бумагу. Самые распространенные типы принтеров — это струйные, лазерные и матричные.
4. Плоттер (или графопостроитель) — устройство для вывода чертежей, схем, рисунков, географических карт на бумагу большого формата. Плоттеры обладают высокой точностью и качеством черчения. Их используют в проектных институтах, конструкторских бюро, научных и учебных учреждениях и т.п. В своем большинстве это дорогие и специальные устройства.
5. Сетевая плата позволяет связывать компьютеры друг с другом в компьютерную сеть, а также подключаться к глобальной сети Интернет.
6. Для использования в компьютерных играх (так называемых симуляторах) разработаны специальные устройства ввода — манипуляторы: джойстики, геймпады и штурвально-педальные устройства . Устройства этого типа подключаются к специальному разъему, имеющемуся на звуковой плате, или к разъему USB.
7. Веб-камеры позволяют вводить изображение пользователя, сидящего за компьютером, и окружающей его обстановки в компьютер. Охранные системы позволяют не только вводить изображения с нескольких камер, но и архивировать их на магнитные ленты или лазерные диски. Можно использовать для переговоров по Интернету в режиме видеотелефона.
8. Графические планшеты – устройства, предназначеные для ввода художественной графики. Принцип действия заключается в фиксации перемещения специального пера относительно планшета (тонкой пластины из чувствительного к давлению материала). Устройства удобны для художников и дизайнеров, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть). Никто не будет спорить с тем, что серьезно рисовать перемещением мыши по коврику невозможно. Не верите — попробуйте!
9. Устройства речевого ввода и вывода информации.
10. Устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи (например, по телефонной линии). Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом (протоколом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким способом обеспечивается удаленная связь между компьютерами и обмен данными между ними.

На основании анализа  области использования была построена  электрическая структурная схема персонального компьютера, которая приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная  схема ПК

В состав схемы входят следующие узлы и устройства: микропроцессор, состоящий из арифметико-логического  устройства, регистров, устройства управления, схемы управления шиной и портами; шины(системной магистрали): управляющая, адресная и шина данных; внутренняя(основная) память, ROM (ОЗУ) и RAM (ППЗУ); контроллер (порты ввода-вывода) с динамиком, клавиатурой и дополнительными устройствами, видеоадаптер (видеокарта) и монитор; контроллер накопителя на жёстких магнитных дисках и сам НЖМД; контроллер гибких дисков, накопитель на гибких магнитных дисках и стример; контроллер портов (последовательные и параллельные коммуникационные порты), а также мышь или трекбол, модем и плоттер, принтер и сканер и другие устройства; сетевой адаптер и локальная сеть; а также к данной схеме подключается устройство автоматического выхода процессора.  

3 Выбор и обоснование схемы Э2 разрабатываемого устройства         

На схеме Э2 (АКВТ.230113.КП35.21Э2) представлено устройство начального пуска для встраиваемых микроЭВМ. Это устройство обеспечивает автоматический выход процессора на стартовый адрес программы, хранящейся в ПЗУ встраиваемой системы, при включении питания и перезапуске микроЭВМ.

Функционально оно представляет собой две ячейки памяти с адресами 24₈ и 26₈, программно доступные для чтения только во время выполнения режима начального пуска ( при этом предполагается, что на процессоре выбран режим начального пуска с адреса 24₈ ).

Для подключения к ЭВМ вход Пуск соединяется с одноимённым входом микроЭВМ. Свободные входы D4 подключаются ко входам выборки регистров умножителя SEL1, SEL3, D11; а выход D4 – ко входам выборки шинных формирователей D3, D6, D9 (элемент D12.2 из схемы микроЭВМ исключается).

Все остальные цепи-сигналы  интерфейса МПИ связаны с соответствующими выходами БИС АЛУ К588ВС2 и системного контроллера

    К588ВГ1.

4 Выбор и обоснование схемы Э3 разрабатываемого устройства

4.1 Выбор элементной  базы 

                Сравним основные характеристики ТТЛ и КМОП микросхем.

Основной родовой признак  ТТЛ — использование биполярных транзисторов, причем структуры только п-р-п. КМОП же, как следует из ее названия, основана на полевых транзисторах с изолированным затвором структуры МОП, причем комплементарных, то есть обоих полярностей. На западе их еще называют вентилями.

Входной многоэмиттерный  транзистор ТТЛ может иметь сколько  угодно (на практике — до восьми) эмиттеров, и элемент тогда будет иметь соответствующее число входов. Если любой из эмиттеров транзистора VT1 замкнуть на «землю», то транзистор откроется, а фазорасщепляющий транзистор VT2 (с его работой мы знакомы по рис. 6.8) — закроется. Соответственно, выходной транзистор VT3 откроется, а VT4 — закроется, на выходе будет высокий логический уровень, или уровень логической единицы. Если же все эмиттеры присоединены к высокому потенциалу (или просто «висят» в воздухе), то ситуация будет обратная — VT2 откроется током через переход база-коллектор VT1 (такое включение транзистора называется «инверсным»), и на выходе установится ноль за счет открытого транзистора VT4. Такой ТТЛ-элемент будет осуществлять функцию «И-НЕ» (логический ноль на выходе только при единицах на всех входах).

Выходной каскад ТТЛ-элемента представляет собой некое подобие комплементарного («пушпульного») каскада класса В, знакомого нам по аналоговым усилителям. Однако воспроизведение р-п-р-транзисторов оказалось для ТТЛ-технологии слишком сложным, потому такой каскад носит еще название псевдокомплементарного— верхний транзистор VT3 работает в режиме эмиттерного повторителя, а нижний — в схеме с общим эмиттером.

ТТЛ-элемент существенно  несимметричен и по входам, и по выходам. По входу напряжение логического  нуля должно быть достаточно близко к «земле», при напряжении на эмиттере около 1,5 В (при стандартном для ТТЛ питании 5 В) входной транзистор уже запирается. Причем при подаче нуля нужно обеспечить отвод довольно значительного тока база-эмиттер— около 1,6 мА для стандартного элемента, отчего для элементов ТТЛ всегда оговаривается максимальное количество одновременно подсоединенных к выходу других таких элементов (стандартно — не более десятка). В то же время логическую единицу на входы можно не подавать вовсе. Практически, однако, подавать ее следует — по правилам незадействованные входы ТТЛ должны быть присоединены к питанию через резисторы 1 кОм.

Самым крупным (и даже более серьезным, чем остальные) недостатком ТТЛ является высокое  потребление — до 2,5 мА на один такой  элемент, это без учета вытекающих токов по входу и потребления нагрузки по выходу. Так что приходится только удивляться, почему микросхемы ТТЛ, содержащие много базовых элементов, вроде счетчиков или регистров, не требуют охлаждающего радиатора. Сочетание низкой помехоустойчивости с высоким потреблением — смесь довольно гремучая, и при разводке плат с ТТЛ-микросхемами приходится ставить по развязывающему конденсатору на каждый корпус. Все перечисленное в совокупности давно бы заставило отказаться от технологии ТТЛ вообще, однако у них до некоторого времени было одно неоспоримое преимущество: высокое быстродействие, которое для базового элемента в виде, показанном на рис. 15.1, может достигать десятков мегагерц.

КМОП-элементы намного  ближе к представлению о том, каким должен быть идеальный логический элемент. Они практически симметричны, как по входу, так и по выходу. Открытый полевой транзистор на выходе (либо /?-типа для логической единицы, либо «-типа для логического нуля) фактически представляет собой, как мы знаем. Для схемы «ИЛИ» такие транзисторы будут стоять в верхнем плече — она полностью симметрична схеме «И», что тоже плюс технологии КМОП по сравнению с ТТЛ. Обратите также внимание, что выходной каскад инвертора построен не по схеме «пушпульного» каскада, то есть это не потоковые повторители напряжения, а транзисторы в схеме с общим истоком, соединенные стоками, что позволяет получить дополнительный коэффициент усиления по напряжению. На практике особенности построения элемента приводят к тому, что в КМОП-микросхемах:

• На ненагруженном выходе напряжение логической единицы практически равно напряжению питания, а напряжение логического нуля

практически равно потенциалу «земли»;

• Порог переключения близок к половине напряжения питания;
• Входы практически не потребляют тока, так как представляют собой изолированные затворы МОП-транзисторов;
• В статическом режиме весь элемент также не потребляет тока от источника питания.

Из последнего положения  вытекает, что схема любой степени  сложности, построенная с помощью КМОП-элементов, в «застывшем» состоянии и даже при малых рабочих частотах, не превышающих десятка-другого килогерц, практически не потребляет энергии! Отсюда ясно, как стали возможными такие фокусы, как наручные часы, которые способны идти от малюсенькой батарейки годами, или sleep-режим микроконтроллеров, в котором они потребляют от 1 до 50 мкА на все десятки тысяч составляющих их логических элементов.

Другое следствие вышеперечисленных  особенностей — исключительная помехоустойчивость, достигающая половины напряжения питания. Но это еще не все преимущества. КМОП-микросхемы «классических» серий могут работать в диапазоне напряжений питания от 2 до 18 В, а современные быстродействующие — от 2 до 7 В. Единственное, что при этом происходит — при снижении питания довольно резко— в разы— падает быстродействие и ухудшаются некоторые другие характеристики.

Кроме того, выходные транзисторы  КМОП, как и любые другие полевые  транзисторы, при перегрузке (например, в режиме короткого замыкания) работают как источники тока — при напряжении питания 15 В этот ток составит около 30 мА, при 5 В — около 5 мА. Причем это в принципе может быть долгосрочный режим работы таких элементов, единственное, что при этом надо проверить — не превышается ли значение суммарного допустимого тока через вывод питания, которое обычно составляет около 50 мА. То есть, возможно, придется ограничить число выходов, одновременно подключенных к низкоомной нагрузке. Естественно, о логических уровнях в таком режиме уже речи не идет, только о втекающем или вытекающем токе.

И тут мы подходим к  основному недостатку «классической» КМОП-технологии — низкому в сравнении  ТТЛ быстродействию. Это обусловлено  тем, что изолированный затвор МОП-транзистора  представляет собой конденсатор довольно большой емкости— в базовом элементе до 10—15 пФ. В совокупности с выходным резистивным сопротивлением предыдущей схемы такой конденсатор образует фильтр низких частот. Обычно рассматривают не просто частотные свойства, а время задержки распространения сигнала на один логический элемент. Задержка возникает из-за того, что фронт сигнала не строго вертикальный, а наклонный, и напряжение на выходе еще только начнет нарастать (или снижаться), когда напряжение на входе достигнет уже значительной величины (в идеале— половины напряжения питания). Время задержки могло достигать у ранних серий КМОП величины 200—250 НС (сравните — у базовой серии ТТЛ всего 7,5 не). На практике при напряжении питания 5 В максимальная рабочая частота «классического» КМОП не превышает 1—3 МГц— попробуйте соорудить на логических элементах генератор прямоугольных сигналов по любой из схем, которые будут разобраны в главе 16, и вы увидите, что уже при частоте 1 МГц форма сигнала будет скорее напоминать синусоиду, чем прямоугольник.

    Таблица 1 – Сравнительные характеристики

Исходя из технических характеристик, представленных в таблице 1, потребляемая мощность микросхем серии 155 значительно выше микросхем серий 533, 564 и 1564, поэтому я выбираю микросхемы этих серий.

Проектируемое устройство будет состоять из следующих элементов:

Микросхема К588ВГ1 - представляет собой системный контроллер и предназначен совместно с К588ВУ2 и К588ВС2 для применения в процессоре 16 - разрядной микро - ЭВМ. ИС являются микропрограммно управляемым асинхронным модулем, обеспечивающим взаимосвязь микросхем процессора на базе микропроцессорного комплекта и организующим интерфейс процессора, и выполняют ввод, вывод 16 - разрядного слова или байта, обслуживание внешних и внутренних прерываний, управление прямым доступом к памяти, управление двунаправленными приемопередатчиками. В состав ИС входят: блок прерываний; блок управления приемопередатчиками; блок ввода/вывода; блок внутреннего управления; блок прямого доступа к памяти. Содержит 2500 интегральных элементов. Корпус типа 429.42 - 3, масса не более 4 г, 4222.48 - 2 и 2206.42 - 2, масса не более 8 г.

Рисунок 2 – Условное графическое обозначение К588ВГ1

Назначение выводов: 1 — вход Т — бита слова состояния  процессора; 2 — вход Р — бит слова состояния процессора; 3 — вход RC —- контроль ошибок; 4...7 — выходы В4...В1 кода прерывания, разряды 4...1; 8 — вход/выход Р — сигнала пуск; 9 — вход/выход КВ1 — квитирование выдачи; 10 — выход КВ2 — квитирование выдачи; 11 — выход КВЗ — квитирование выдачи; 12 — вход/выход КР — квитирование приема; 13... 17 — входы МК разряды 4...0 микрокоманды; 18 — вход CS — сигнал “начать”; 19 — выход F1 — сигнал “исполнено"; 20 — вход PUM — начальный пуск процессора; 21 — общий; 22 — выход INIT — установка; 23 — выход WTBT — признак записи/байта; 24 — выход SYNC — синхронизация обмена; 25 — выход DIN — чтение данных; 26 — выход DOUT — запись данных; 27 —* вход RPLY — ответ устройства; 28 — вход IRQ — запрос на прерывание; 29 — выход IAKO разрешение прерывания; 30 — вход РОК — авария источника питания; 31 — вход INTO — требование прерывания от внешнего устройства; 32 — вход INT3 — требование прерывания от внешнего устройства; 33 — вход INT2

— требование прерывания от внешнего устройства; 34 — вход INT1 — требование прерывания от внешнего устройства; 35 — вход EVNT — прерывание по внешнему событию; 36 — вход HALT остановка; 37 — выход DMG — разрешение на захват магистрали; 38 — вход SACK — подтверждение запроса; 39 — вход DMR — запрос магистрали; 40 — выход С1 — сигнал управления магистральными приемопередатчиками; 41 — выход С2 — сигнал управления магистральными приемопередатчиками; 42 — напряжение питания.

Рисунок 3 – Временные  диаграммы выполнения

микрокоманд DAT1 (а) и DAT0 (б) микросхемы К588ВГ1 

Микросхема К588ВС2 –представляет собой 16-разрядное арифметическое устройство микропроцессора и предназначен для применения совместно с K588BУ2 и К588ВГ1 в процессоре 16 - разрядной микро-ЭВМ и для построения операционных блоков различных цифровых устройств. Содержит 6000

интегральных  элементов. Корпус типа 429.42 - 3, масса не более 5 г, 4222.48 – 2

и 2204.42 - 2, масса не более 8 г.

Рисунок 4 – Условное графическое обозначение К588ВС2

Назначение  выводов: 1...4 — магистрали микрокоманд 7…10 разрядов; 5...20 — входы/выходы магистрали данных К1 0…15 разрядов; 21 — общий; 22...25 — выходы магистрали состояний (соответственно знак результата, равенство результата нулю, признак переполнения, признак расширения); 26…29 — свободные (подключаются к U_n через резистор 4, 7...10 кОм); 30— вход сигнала синхронизации работы; 31 — выход сигнала синхронизации управляющей памяти; 32 — вход/выход сигнала квитирования выдачи по К1; 33 — вход/выход сигнала квитирования приема по К1; 34…41 — входы магистрали микрокоманд, разряды 0…6, 11; 42 — напряжение питания.