Реферат: Цифровые устройства и микропроцессоры

- ток потребления не более 3 мА;

- диапазон рабочих частот не более 25 МГц;

- интервал рабочих температур от 10⁰ С до 70⁰ С;

- время задержки включения/выключения 20 нс (С_н =15 пФ);

- коэффициент объединения по входу – 1;

- коэффициент разветвления по входу – 10.

11. Что означают сокращения: ТТЛ, ДТЛ, n -МОП? Указать их основные отличительные характеристики.

ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика , ДТЛ – диодно-транзисторная логика , n-МОП – логика на униполярных транзисторах с n-каналом . Все эти сокращения обозначают тип схемотехники и конструкции цифровых микросхем.

В настоящее время ДТЛ не применяется, ТТЛ вытеснены совместимыми с ними по уровням питания и сигналов сериями ТТЛШ (ТТЛ с диодами и транзисторами Шоттки (К555, К1531 и т.д.)), а n-МОП логика вытеснена КМОП (К564, К1564, К1554).

Основными параметрами, которые позволяют производить сравнение базовых ЛЭ различных серий, являются:

- напряжение источника питания – определяется величиной напряжения и величиной его изменения. ТТЛ – рассчитаны на напряжение источника питания равное 5 В ± 5%. Большая часть микросхем на КНОП структурах устойчиво работает при напряжении питания от 3 до 15 В, некоторые – при напряжении 9 В ± 10%;

- уровень напряжения логического нуля и логической единицы – это уровни напряжения, при которых гарантируется устойчивое различение логических сигналов, как нуля, так и единицы. Различают пороговое напряжение логического нуля (U⁰ _пор ) и логической единицы (U¹ _пор ). Напряжение низкого и высокого уровня на выходе микросхем ТТЛ U⁰ _пор <2,4 В; U¹ _пор >0,4 В. Для микросхем на КНОП структурах U⁰ _пор <0,3*U_пит ; U¹ _пор >0,7*U_пит . В тоже время отклонение выходных напряжений от нулевого значения и напряжения питания, достигают всего нескольких милливольт;

- нагрузочная способность – характеризуется количеством элементов той же серии, которые можно подключить к выходу элемента без дополнительных устройств согласования и называется коэффициентом разветвления по выходу. Для большинства логических элементов серии ТТЛ составляет 10, а для серии КМОП – до 100;

- помехоустойчивость – характеризуется уровнем логического сигнала помехи, которая не вызывает изменения логических уровней сигнала на выходе элемента. Для элементов ТТЛ статическая помехоустойчивость составляет не менее 0,4 В, а для серии КНОП – не менее 30% напряжения питания;

- быстродействие – определяется скорость переключения логического элемента при поступлении на его вход прямоугольного управляющего сигнала требуемой величины. Предельная рабочая частота микросхем серии ТТЛ составляет 10 МГц, а микросхем на КНОП структурах – лишь 1 МГц. Быстродействие определяется так же, как и среднее время задержки распространения сигнала: , где и - времена задержки распространения сигнала при включении и выключении. Для микросхем ТТЛ составляет около 20 нс, а для микросхем на КНОП структурах – 200 нс;

- потребляемая микросхемой от источника питания мощность – зависит от режима работы (статистический и динамический). Статистическая средняя мощность потребления базовых элементов ТТЛ составляет несколько десятков милливатт, а у элементов на КНОП структурах она более чем в тысячу раз меньше. Следует учитывать, что в динамическом режиме, мощность, потребляемая логическими элементами, возрастает;

- надёжность – характеризуется интенсивностью частоты отказов. Средняя частота отказов микросхем со средним со средним уровнем интеграции составляет: 1/час.

Для согласования уровня сигналов ТТЛ и КНОП применяют специальные ИМС (например, К564ПУ4).

12. Назначение и основные функции микропроцессора?

Процессор предназначен для выполнения арифметической и логической обработки информации. Арифметические и логические операции можно выполнять как на дискретных элементах и на основе микросхем малой и средней степени интеграции, что приводит к росту размеров процессора, так и на БИС. В последнем случае говорят о микропроцессоре (МП).

К функциям микропроцессора можно отнести :

- выбор из программной памяти ЭВМ команд, дешифрация и выполнение их;

- организация обращения к памяти и устройствам ввода-вывода;

- выполнение запросов на прерывание;

- подача сигналов ожидания для синхронизации работы с медленно действующими устройствами памяти и ввода-вывода информации;

- подача сигналов прямого доступа к памяти и другие сигналы;

- формирование сигналов управления для обращения к периферийным устройствам.

Работа МП организуется по командам, записанным в памяти и поступающим в МП в порядке возрастания номеров ячеек, в которые они записаны.

13. Используя команды типового МП К1804, составить программу в машинных кодах:

- выполнить загрузку числа 12 в ячейку Q , а 9 в РОН с адресом 3;

- из первого числа вычесть число 8 из шины данных, результат разместить в РОН с адресом первого числа;

- третье число сдвинуть на один разряд вправо и сложить с суммой первых двух чисел. Результат разместить в РОН с адресом 9.

Программа в машинных кодах

	М2	Т8	Т7	Т6	М1	Т2	Т1	Т0	С	Т5	Т4	Т3	А3	А2	А1	А0	В3	В2	В1	В0	D3	D2	D1	D0
а		0	0	0		1	1	1		0	0	0									1	1	0	0
		0	1	1		1	1	1		0	0	0					0	0	1	1	1	0	0	1
б		1	0	0		1	1	0	1	0	0	1	0	0	0	1	1	1	0	0	1	0	0	0
в	0	0	0	1		1	0	0		0	0	1	1	1	0	0
		0	0	0		0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0
		0	1	1		0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	0	0	1

14. Использованная литература