<<
>>

ЮЦ ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Смена поколений ЭВМ в значительной степени связана с пере- ходом на новую элементную базу, создание которой становится возможным благодаря достижениям науки и техники в самых раз- ных областях.

Начало электронно-вычислительного периода вычислительной техники связано с изобретением электронной лампы, элементной базы первого поколения ЭВМ.

Электронная лампа — это электровакуумный прибор, действие которого основано на изменении потока электронов (отбираемых от катода, разогретого нитью накала) электрическим полем, фор- мируемым с помощью электродов (управляющих сеток и анода) (рис. 1.12).

Развитие полупроводниковой электроники привело к созданию транзистора, что определило дальнейшее развитие ЭВМ: элемент- ной базой машин второго поколения становится транзистор — твердотельный электронный прибор на основе полупроводниково- го монокристалла.

Существует два основных класса транзисторов: униполярные (полевые) и биполярные.

Полевые транзисторы управляются входным напряжением, по- даваемым на затвор; протекание тока через кристалл обусловлено носителями заряда только одного знака — электронами (п) или «дырками» (р).

В свою очередь, полевые транзисторы по физической структу- ре и механизму работы условно подразделяются на полевой тран- зистор с управляющим затвором — переходом металл— полупроводник и полевой транзистор с управлением от изолиро- ванного затвора — транзистор МДП (металл—диэлектрик— полупроводник). В качестве диэлектрика широко используют оки- сел кремния (МОП-транзистор).

МОП-транзисторы бывают двух видов проводимостей: р-типа (транзистор открывается при отрицательном напряжении на затво- ре относительно истока) и л-типа (транзистор открывается при по- ложительном напряжении). МОП-транзисторы используются в больших и сверхбольших интегральных схемах.

Биполярные транзисторы (или просто транзисторы) управляют- ся входным током базы, ток через кристалл обусловлен движением носителей заряда обоих знаков. Биполярный транзистор — это мо-

Рис. 1.12. Графическое обозначение электронной лампы (триод):

1 — сетка; 2 — анод; 3 — нить накала; 4 — катод

нокристаллическая полупроводниковая пластина, в которой созданы три области разной проводимости: дырочной (р) и электронной (л).

Биполярные транзисторы в зависимости от порядка чередова- ния областей проводимости подразделяются на транзисторы р—п—р-типа ил—р—л-типа.

Эмиттер — источник носителей зарядов (электронов в п — р— п-триоде и «дырок» в р—л — р-триоде). База — управляющий электрод. Коллектор — электрод, собирающий носители зарядов.

В интегральных микросхемах обычно применяются транзисто- ры п—р—л-типа, так как их быстродействие больше, чем у транзи- сторов р—л—р-типа.

В ЭВМ второго поколения вместе с транзисторами широко ис- пользовались ферритовые кольцевые сердечники, способные устойчиво сохранять одно из двух состояний намагниченности, ко- торые можно отождествлять с нулевой и единичной информацией. Их использовали для реализации логических схем и запоминаю- щих элементов. Конструктивно ферритовые сердечники объединя- ются в ферритовые матрицы.

Ферритовое запоминающее устройство использовалось в боль- шинстве ЭВМ, преимущественно в качестве оперативной памяти с обращением по произвольному адресу. Ферритовые сердечники при- менялись в ЭВМ и в качестве логических элементов, которые форми- ровались из феррит-диодных и феррит-транзисторных ячеек.

Дальнейшее развитие полупроводниковой электроники откры- ло новую область электроники — микроэлектронику, обеспечиваю- щую конструктивное объединение в едином технологическом про- цессе большого числа микроминиатюрных транзисторов. Этот тех- нологический процесс, получивший название «планарный» (рис.

1.13), позволяет создавать на одном кристалле полупроводника (кремния) электронные устройства, которые называются инте- гральными микросхемами (ИС) и состоят более чем из нескольких десятков тысяч транзисторов. Интегральные микросхемы стали элементной базой ЭВМ третьего поколения.

Планарный процесс изготовления ИС включает в себя следующие этапы: подготовка пластин кремния, эпитаксия, создание ди- электрических слоев, формирование р—л-переходов, литография, травление, металлизация, контроль, сборка и герметизация корпуса.

В планарной технологии используются высококачественные ма- териалы, прецизионные инструментальные средства, производ- ственные помещения повышенной чистоты, что обеспечивает из- готовление элементов ИС с точностью их размеров в пределах де- сятых и даже сотен долей микрометра.

Рис. 1.13. Планарный процесс изготовления ИС:

7 — кремневая пластина; 2 — массив одинаковых функциональных узлов; 3 — моно- кристалл ИС; 4 — интегральная микросхема в корпусе

Основными параметрами ИС являются быстродействие, потре- бляемая мощность, коэффициент объединения по входу, коэффи- циент разветвления по выходу, устойчивость к внешним воздей- ствиям, степень интеграции, надежность. ИС классифицируются по целому ряду признаков.

Интегральные микросхемы большой и сверхбольшой степени интеграции (БИС и СБИС) принято считать элементной базой ЭВМ четвертого поколения.

<< | >>
Источник: Н.В.СТРУМПЭ, В.Д.СИДОРОВ. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ. 2014

Еще по теме ЮЦ ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ:

  1. Свободное воспроизведение программ для ЭВМ и баз данных. Декомпилирование программ для ЭВМ
  2. Материально-техническая база.
  3. 2.1. Документальная база социологии
  4. Техническая база телевидения
  5. НОРМАТИВНАЯ И УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНАЯ БАЗА ОБРАЗОВАНИЯ
  6. Н.В.СТРУМПЭ, В.Д.СИДОРОВ. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ, 2014
  7. § 4 Матеріально-фінансова база місцевого самоврядування
  8. В.Д.СИДОРОВ, Н.В.СТРУМП. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ, 2014
  9. 3. Использование программ для ЭВМ, баз данных и топологий ИМС третьими лицами
  10. 1. Понятие программы для ЭВМ, базы данных и топологии интегральной микросхемы и основные правила их охраны
  11. 14.2. Реализация моделей клеточных автоматов на ЭВМ