<<
>>

Интегральные схемы

Вентили производятся и продаются не по отдельности, а в модулях, которые называются интегральными схемами (ИС), или микросхемами. Интегральная схема представляет собой квадратный кусок кремния размером примерно 5x5 мм, на котором располагаются несколько вентилей.
Маленькие интегральные схемы обычно помещаются в прямоугольные пластиковые или керамические корпуса размером от 5 до 15 мм в ширину и от 20 до 50 мм в длину. Вдоль длинных сторон располагается два параллельных ряда выводов около 5 мм в длину, которые можно вставлять в разъемы или впаивать в печатную плату. Каждый вывод соединяется с входом или выходом какого-нибудь вентиля, с источником питания или с «землей». Корпус с двумя рядами выводов снаружи и интегральными схемами внутри официально называется корпусом с двусторонним расположением выводов (Dual Inline Package, DIP), но все называют его микросхемой, игнорируя разницу между куском кремния и корпусом, в который он помещается. Большинство корпусов имеют 14, 16, 18, 20, 22, 24, 28, 40, 64 или 68 выводов.
Для больших микросхем часто используются корпуса, у которых выводы расположены со всех четырех сторон или снизу.

Микросхемы можно разделить на несколько классов с точки зрения количества вентилей, которые они содержат. Эта классификация, конечно, очень грубая, но иногда она может быть полезна:

♦ МИС (малая интегральная схема) — от 1 до 10 вентилей;

+ СИС (средняя интегральная схема) — от 1 до 100 вентилей;

+ БИС (большая интегральная схема) — от 100 до 100 000 вентилей;

♦ СБИС (сверхбольшая интегральная схема) — более 100 000 вентилей.

Эти схемы имеют различные свойства и используются для различных целей.

МИС обычно содержит от двух до шести независимых вентилей, каждый из которых может использоваться отдельно, как описано в предыдущих разделах.

На рис. 3.9 изображена обычная МИС, содержащая четыре вентиля НЕ-И.

Рис. 3.9. МИС из четырех вентилей

Каждый из этих вентилей имеет два входа и один выход, что требует 12 выводов. Кроме того, микросхеме требуются питание (Усс) и земля. Они общие для всех вентилей. На корпусе рядом с выводом 1 обычно имеется паз, чтобы можно было определить, что это вывод 1. Чтобы избежать путаницы на диаграмме, по соглашению не показываются неиспользованные вентили, источник питания и земля.

Подобные микросхемы стоят несколько центов. Каждая содержит несколько вентилей и примерно до 20 выводов. В 70-е годы компьютеры конструировались из большого числа таких микросхем, но в настоящее время на одну микросхему помещается целый центральный процессор и существенная часть памяти (кэш-память).

Для удобства мы считаем, что выходной сигнал вентиля изменяется, как только изменяется сигнал на его входе. На самом деле существует определенная задержка вентиля, которая включает в себя время прохождения сигнала через микросхему и время переключения. Задержка обычно составляет от 1 до 10 нс.

В настоящее время стало возможным помещать до 10 млн транзисторов на одну микросхему[21]. Так как любая схема может быть сконструирована из вентилей НЕ-И, может создаться впечатление, что производитель способен изготовить микросхему, содержащую 5 млн вентилей НЕ-И. К несчастью, для создания такой микросхемы потребуется 15 000 002 выводов. Поскольку стандартный вывод занимает 0,1 дюйма, микросхема будет иметь в длину более 18 км, что, вероятно, отрицательно скажется на ее рыночных свойствах. Поэтому чтобы использовать преимущество данной технологии, нужно разработать такие схемы, в которых количество вентилей значительно превышает количество выводов. В следующих подразделах мы рассмотрим простые МИС, в которых для вычисления той или иной функции несколько вентилей соединяются определенным образом между собой, что позволяет уменьшить число внешних выводов.

<< | >>
Источник: Таненбаум Э.. Архитектура компьютера. 5-е изд. 2007

Еще по теме Интегральные схемы:

  1. 4.14. СХЕМЫ ЖАНА ПИАЖЕ
  2. СХЕМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ КОДИРОВАНИИ ЧЕЛОВЕКА
  3. СУТОЧНАЯ И СЕЗОННАЯ АКТИВНОСТЬ ОРГАНОВ (ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ У СИН)
  4. Статья 473. Субъекты права интеллектуальной собственности на компонование интегральной микросхемы
  5. Статья 474. Имущественные права интеллектуальной собственности на компонование интегральной микросхемы
  6. Тема 28. ПРАВО НА ТОПОЛОГИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
  7. Статья 480. Право предшествующего пользователя на компонование интегральной микросхемы
  8. Статья 472. Засвидетельствование обретения права интеллектуальной собственности на компонование интегральной микросхемы
  9. Статья 475. Срок действия имущественных прав интеллектуальной собственности на компонование интегральной микросхемы
  10. Глава 40 - Гражданского кодекса Право интеллектуальной собственности на компонование интегральной микросхемы
  11. Статья 479. Признание прав интеллектуальной собственности на компонование интегральной микросхемы недействительными
  12. 12.2.3. Правовое регулирование информационных отношений при производстве и распространении топологий интегральных микросхем
  13. § 6. Авторско-правовая охрана программ для ЭВМ, баз данных и топологий интегральных микросхем
  14. 1. Интегральная социология Питирима Сорокина Жизнь и творчество
  15. Статья 471. Пригодность компонования интегральной микросхемы для обретения права интеллектуальной собственности на нее
  16. Психологический анализ и оценка интегральных личностных характеристик
  17. 1. Понятие программы для ЭВМ, базы данных и топологии интегральной микросхемы и основные правила их охраны
  18. Статья 476. Досрочное прекращение действия имущественных прав интеллектуальной собственности на компонование интегральной микросхемы