آزمایشگاه معماری

خرید این محصول

» :: آزمایشگاه معماری

مقدمه:  

ازبعد تاریخی ابداع نیمه غیرعایق درشهر new jersey درآزمایشگاه تلفن بل آغاز شد.ارچه امکان ساخت santa clara درسانفرانسیسکوبوداماحالاعموماً به سمت عنوان Silicon valley شناخته می شود. توجه اجرا کردن به اینکه تعداد زیادی ابداعات در Silicon valley به سمت عنوان زاد وولد جادویی شمرده می شود. جالب است که پیش ازسال1995سیستمهای دیجیتالی بااستفاده ازلامپ های خلآ ودیودهای نیمه رسانا ساخته می شد. یک دیود نیمه رسانا که ازنظراندازه خیلی کوچک ا ست در مقایسه حرف لامپ خلأ انرژی بیشتری مصرف می کند. درنتیجه درسیستم دیجیتالی داشتن سایزفیزکی بزرگ ومصرف انرژی نسبتاً بالابه چشم میخورد.

درسال1995این وضعیت با ظهورترانزلیستوربهبود یافت. William schockly جایزه ای رابرای بهر داشتن درابداع وتوسعه ترانزلیستوربرنده شد.

درواقع schockly آزمایشگاه تلفن بل را آذری کرد ومؤسسه خویش را با نام Schockly semiconductor lab دایرکرد. دوسال بعدیک گروه کوچک از دانشمندان این مؤسسه راترک کردندومؤسسه خودششان راfair child semicon  ductor نامیده می شد باب silicon valley آغاز کردند.

درسال1986دودانشمند دیگربا نامهایrobert noyce وgordon moor مؤسسه Fair child را ترک کردند وشرکت جدیدی را بلندآوازه integrated  electronsic   تأسیس کردند که تماماً به سمت عنوان intel شناخته می شود.

برازنده توجه است که تاخت دانشمندکه خودرا گرفتارطراحی8080کردند. کارتل intel  را آذری کردند ومؤسسه جدیدی را بلندآوازه zilog  کهZ-80   رااختراع کرد را پرکردند. ترانزلیستورکه درمقابل دیود خصوصیات مفیدی بسان کوچکی سایزومصرف انرژی کم داشت جایگزین لامپ خلأ شد. تا سال 1965 مدارات وگیتهای منطقی با این وسیله ها ساخته می شد. تکنولوژی ساختمان آنهابه سمت استفاده ازنیمه رساناها که IC نامیده می شد توسعه یافت. روز به روز طراحی اجزاء سازنده بهتر میشود. طراحی اجزاء IC با ترانزیستورها جدا ازهم آغاز شد. سپسssi (مجتمع سازی باب مقیاس کوچک) و msi(مجتمع سازی در مقیاس متوسط) وlst(مجتمع سازی درمقیاس بزگ) ودرپایان تکنولوژی Vlsi(مجتمع سازی درمقیاس بسیار بزرگ) که هم اکنون استفاده میشود بوجود آمد.

درریزپردازنده های8بیتی و16بیتی سایزتراشه هامعمولاً به ترتیب150و350میلی است. بطورنمونه یک پرداز16بیتی داری000/100ترانزیستوردرساختمان خویش است. وقتی که کمیتها رابرسی می کنیم اندازه گیری، نمایش، ضبط واداره کردن آنها ونشان دادن آنها به صورت شماره ای ورقعی ازاهمیت بالایی برخوردار است. درحقیقت،دو جاده اساسی برای نمایش مقاومت کمیت وجود دارد که آن آنالوگ ودیجیتال است.

معرفی آنالوگ :

در این سیستم کمیت ها بصورت نسبی به سمت نمایش درمیایند. برای مثال،انحراف سوزن درآمپرسنج در سرتاسرآن نسبی ا ست. دماسنج مثال دیگری است؛سطح جیوه به دما بستگی دارد وهرتغیری باب دما برروی اوج جیوه تأثیر می گذارد.          

معرفی دیجیتال:

باب این سیستم کمیتهابه صورت رقمی نمایش داده میشوند نه به چهره نسبی. یک مانند دراین زمینه ساعتهای دیجیتالی هستند. امکان‌پذیر است مایک گاهنما که وقت را درهردقیقه یاثانیه نمایش میدهد داشته باشیم.اگرچه زمان دریک روزمستمراً تغیرمی کند ولی زمان درساعتهای دیجیتال مستمراً وپیوسته تغیرپیدا نمی کند بلکه به صورت دقیقه ای یا ثانیه ای تغیرمی کند.نمایش دیجیتالی،زمان دریک روزبصورت گسسته تغیر می کند.

برپایه نوشته های فوق،ممکن است آنالوگ به سمت صورت پیوسته ودیجیتال به صورت پاره مناسبت توجه قرارگیرد. ازآنجایی که خواندن درسیستم آنالوگ موردبحث اصلی ماست هیچ ابهامی درخواندن کمیتهای دیجیتال وجودندارد بنابرین خبط هست.

سیستم های آنالوگ ودیجیتال:   

دریک سیستم دیجیتال،چندین وسیله که کمیتهای فیزیکی راکه بصورت دیجیتال نمایش داده می شوند راکنترل می کند. بنابرین دریک سیستم آنالوگ نیزچندین وسیله که کمیتهای فیزیکی راکه بصورت آنالوگی نمایش داده می شوند وجود دارد. به سبب  به سمت انگیزه چندین مزیت تکنولوژی دیجیتال،یک مبدل به تکنولوژی دیجیتال بود خواهد داشت.

بعضی از این دلیل هاعبارتند از:

1-طراحی سیستم دیجیتال فقط بستگی به سمت حفظ آنها داردومقدار دقیق جریان وولتاژ، مهم نیستند. همینطورتأثیرnoise برروی مدارات دیجیتالی بی اهمیت است.

2-جمع اجرا کردن داده دیجیتالی بسیار آسانتر ازقفل اجرا کردن آنهاست.

3-با افزایش مدارات دیجیتالی بیشتر،دستیابی به دقتهای مناسبت نیاز امکان پذیراست.

به سمت هرحال درمدارات آنالوگ دقت معمولاً بین3الی4رقم است.

4-برنامه پذیری،طراحی واستفاده ازسیستم دیجیتالی راراحترمی کند.

5-درجه یکپارچگی مداردیجیتال امتیازبیشتری نسبت به سمت مدارات آنالوگ دارد.

بهرحال تدقیق به اینکه جهان ا ساساً آنالوگ است مهم است. خواندن دما،فشار،مکان سرعت،ارتفاع وجریان ودرحقیقت هرکمیتی بدون بیان کردن آن بارقم،زیادمعمول نیست. 

مثال:

دما وقتی که60درجه بیان می شود،اگرچه ازروی یک برگ آنالوگ خوانده می شود، اما ما درک میکنیم که کمیت بصورت رقمی درآمده است. بهرحال برای بدست اتیان مزایای تکنیکهای دیجیتال،معمولاً کمیت آنالوگ برفرم دیجیتال غلبه می کند و سیگنالهای رقمی شده، پردازش می شوند وبه شکل آنالوگ برگردانده می شوند. اگرچه،پردازش وتبدیل آنالوگ به دیجیتال ودیجیتال به آنالوگ به سمت نظراضافی می آید ولی با بها است. پردازش سیگنال دیجیتالی ازپردازش سیگنالهای آنالوگ بسیار آرام تراست.

طبقه بندی IC های دیجیتالی:

بطورنمونه،مدارات انجمن دیجیتال قابل دسترسی،ممکن است براساس زیرکلاس بندی شوند:

1-خانوادهTTL

2-خانوادهCMOS

3-خانوادهECL

ماخودمان رامجبوربه استعمال ازخانواده های ICCهایTTLوCMOS کرده ایم. وبسیاری از موارد استعمال ازگیت های TTLوCMOS یکسان وهم ارز هستند ودر مواقعی بازهم ممکن است اجرای آزمایش فقط با استعمال ازگیت TTL کافی باشد.

تکنولوژی های مورداستفاده:

معمولاً درساختن تراشه ها ازتعداد زیادی ترانزلیستوریکپارچه استفاده می شود که تک قطبی هستند مانند: PMOS،NMOS،CMOS،BIPOLAR. خانوادهگیت هایTTLبسیارحساس ترومهم اسم گیت های SSI وMBIهستند.

(a تکنولوژی PMOS  :

شکل 1-1 نشان می دهد یک ترانزیستور PMOS با استفاده از نوع منفی سلیکن که وفق داده شده با نوع صفت ناخالصی برای ساخت Source و Drain (منبع و گذرگاه) 

 مزایای واقعی:

1-              استعمال انرژی اقل

2-              بکارگیری ولتاژبین 2تا12ولت

3-              مصونیت ازnoise

تقریباً 000/250ترانزلیستورمی تواند دریک قاچ نصب شود. intel 80386   ازاین تکنولوژی استعمال می کند.

(D) تکنولوژی دوقطبی:

با وجودزیان هایی از قبیل مصرف انرژی بالا،اسراف بسیارزیاد حرارت،جاگیربودن، قیمت اسم وقابلیت اطمینان کم، لامپ های خلأ حرف سال1950درکامپیوترها استعمال می‌شدند. درسال1947باردین و براتاین درآزمایشگاه بل استوار کردند که جریان عبوریاز  forward biasedدریک نارسانا می تواند جریان عبوری ازreverse biased  را درسه الکترود کنترل کند.

در سال1957fairecdhild semiconductor آغاز به ساختن ترانزلیستور کرد.درابتدا(100) ترانزلیستور به  ibmبه ازای هرترانزلیستوربه قیمت150دلار فروخته شد.جالب است که درسال 1995،schockley آزمایشگاه بل را ترک کرد وشرکت بشخصه را در کالیفرنیا برپا کرد.

Shockley میخواست که مهندسین شرکتش تحقیقات را در4لایه دیودها دنبال کنند، درصورتیکه مهندسان می خواستند تحقیقاتشان را برپایه ترانزلیستورهای سیلیکونی ادامه بدهند. به خاطر عدم بازهم نظر بودن ، مهندسین تصمیم به ترک آنجا و آباد کردن شرکتی درسال1957 شدند. تکنولوژی تاخت قطبی یکی از تکنولوژی های بسیار سریع موجودامروزی است. با این وجودآنها بازهم اشکالاتی نظیر مصرف کردن انرژی زیاد، بازده کم،میزان noise کم و... دارند. یک ترانزلیستور ازنمو کننده،آلیاژ یا مجموع پاره موادهای سنخ مثبت و منفی تشکیل شده است.

برپایه موارد یادشده بعلت اشکالات،تکمیل اجرا کردن یکپارچه وکامل ریزپردازنده دریک تراشه غیرممکن است. تکنولوژی دوقطبی معمولاً درمورد وسایلmbi استعمال می شود بنابراین بخشی از cpu می تواند در یک تراشه تکمیل گردد. این تکنولوژی همچنین ecl را هم شامل می شود که دارای تعجیل بسیار بالا است. بعنوان مثال ماشین آمار های جیبی از این تکنولوژی استفاده میکنند برای‌اینکه دارای  سرعتی اسم ومصرف انرژی بسیار پایین است.

گیت های ecl:

خانواده گیت هایecl با ولتاژ 2/5ولت کار می کنند. همچنین میزان منطقی آنها  منفی است. ولتاژ منفی زیاد در سطح«0»و ولتاژ منفی اقل باب سطح«1» رخ می دهد.

اساساً ترازها75/0- و6/1- هستند.گنجایش خروجی آنها بسیار بزر گ است.تأخیرانتشار در حدود 20ns است.درفرکانس 200mhz پیشه می کنند همچنین آنها انرژی بسیار بیشتری از گیت های ttl استفاده می کنند.

حرف اساس آنچه گفته شد خانواده منطقی شامل چندین زیر اعقاب می شوند. ازاصل Icهای ttlمدل از سوی 74 شروع می شوند مانند:   7400و7402و...

خرید این محصول