«Н»: А какого именно числа?…
«А»: Терпение, Незнайкин…
«С»: Итак, немного истории… Первая интегральная микросхема была создана в 1958 году в лаборатории американской фирмы TEXAS INSTRUMENTS. Ее авторы Джек Килби и Роберт Нойс. Однако, справедливости ради, следует заметить, что идея интегральной схемы была предложена еще в 1952 году англичанином Арнольдом Даммером.
Он тогда сказал следующее: «… можно себе представить электронное оборудование в виде твердого блока, не содержащего соединительных проводов. Блок может состоять из слоев изолирующих, проводящих, выпрямляющих и усиливающих материалов, в которых определенные участки вырезаны таким образом, чтобы они могли выполнять электрические функции».
«А»: А Килби и Нойс знали Даммера?
«С»: Исследователи полагают, что нет… Кстати, Килби изготовил первую интегральную микросхему на кусочке монолитного германия. Это был ТРИГГЕР. Любопытно, что первая микросхема была встречена специалистами весьма критически… Но, к сожалению, прервем наш экскурс в историю микросхем. Нас ждут текущие вопросы!
«Н»: А жаль…
«С»: «Открылась бездна, звезд полна…» Так вот, интегральная микросхема содержит элементы. ЭЛЕМЕНТОМ интегральной микросхемы называется некая часть этой ИМС, реализующая функцию, скажем, транзистора, диода или резистора и т. д. Элемент неразделим с кристаллом, не может быть отделен от микросхемы. Он НЕ ЯВЛЯЕТСЯ самостоятельным изделием.
«А»: Но элементы ИМС очень миниатюрны?
«С»: Конечно! Об этом говорит и такой параметр микросхемы, как СТЕПЕНЬ ИНТЕГРАЦИИ. Это есть характеристика сложности ИМС, которую определяет ЧИСЛО содержащихся в ней элементов.
Различают несколько уровней интеграции. Еще недавно говорили, что ИМС малого уровня интеграции содержат до 10 элементов на одном кристалле. СРЕДНЯЯ ИНТЕГРАЦИЯ характеризуется количеством до 100 элементов. Если число элементов порядка 1000 — это БОЛЬШАЯ степень интеграции, или БИС. До 10000 — это сверхбольшая степень или СБИС. Ну и так далее.
«А»: А насколько далее?…
«С»: Намного! Я, например, просто ума не приложу, где это сейчас можно встретить ИМС, содержащую всего десяток элементов?! Микросборки не в счет!
Да об этом уже забыли давным-давно! Современные ОУ — это не менее сотни элементов! Цифровые ИМС серии 176 (561) — превышают сотню. Но их БИСами никто не величает! Или вот недавно в Киеве проводилась интересная выставка «Enter/X-97».
Так вот там были представлены данные по новейшему сверхскоростному микропроцессору всемирно известной американской фирмы INTEL— PENTIUM PRO. Его кристалл содержит, ни много, ни мало — 5,5 МИЛЛИОНА транзисторов!
«Н»: Миллионов?!..
«С»: Да! Этот микропроцессор выпускается серийно уже больше года! Рабочая частота — 200 МГц! Мало? А вот вам еще! TEXAS INSTRUMENTS недавно заявила о создании новой технологии, позволяющей реализовать компьютерные чипы (микросхемы) с размером элементов НЕ БОЛЕЕ ОДНОЙ ШЕСТИСОТОЙ диаметра ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ВОЛОСА! Это позволит разработчикам «втиснуть» на один чип… БОЛЕЕ СТА МИЛЛИОНОВ транзисторов!..
«А»: Я даже не могу сообразить, какие возможности это открывает для электроники!?
«С»: Ты в этом деле не одинок… САМИ СОЗДАТЕЛИ этой НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТОЖЕ не могут этого себе представить! И НЕ БОЯТСЯ признаться в этом!
«Н»: А как же назвать такие миниатюрные СВЕРХГИГАНТЫ?
«С»: А вот это уже не наша головная боль!.. Кстати, Незнайкин, ты бы потребовал и в этом случае прилагать к техническому описанию ИМС ее подробную принципиальную схему!?
«Н»: Пусть меня лучше застрелят!..
«С»: Просто и убедительно… Итак, мы выяснили очень важный вопрос! Что микросхемы даже ТАКОГО УРОВНЯ, с которым нам предстоит практическая встреча, будут нами ИЗУЧАТЬСЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО, а не СХЕМНО! Вопросы есть?
«А»: Как говорил «товарищ Сухов» — вопросов нет!
«С»: Ну тогда есть вопрос у меня. Что мы оставили себе в наследство от первобытного человека, как знак уважения?
«А»: Ну… сидеть у костра с друзьями… Да! Считать до десяти!
«С»: Молодцом! А пересчитывать импульсы путем загибания пальцев мы ведь не собираемся? Нет? Вот поэтому хочу предложить вашему высокому вниманию великолепную (в своем роде) ИМС все той же серии К176. В ней, правда, не сотни тысяч элементов, а всего только сотни, но свою роль эта микросхема выполняет нормально!
«Н»: А какова ее роль?
«С»: Ее основная роль и задача — это быть СЧЕТЧИКОМ. Считать импульсы. От одного до десяти. Да вот она, перед вами! Прошу взглянуть на рисунок. К176ИЕ2 — двоично-десятичный счетчик. Прошу любить и жаловать (рис. 26.1)!
«А»: ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ следует понимать так, что он может работать и в режиме многократного деления длительности входных импульсов НА ДВА, и в режиме ПЕРЕСЧЕТА количества входных импульсов с коэффициентом ДЕСЯТЬ?
«С»: При этом в первом случае 176ИЕ2 действительно делит число входных импульсов на 2; 4; 8 и 16. Без изменения их скважности! А во втором случае, на своем 11 выводе микросхема формирует ОДИН импульс ПОСЛЕ того, как на ее СЧЕТНЫЙ ВХОД «СР» поступает ДЕСЯТЫЙ счетный импульс!
«Н»: То есть на вход «СР» идут непрерывной чередой импульсы, число которых делится ТОЧНО на ДЕСЯТЬ на выходе 8 (вывод ИМС 11)?
«С»: Ты все очень правильно себе представляешь!
«А»: А что означают обозначения S1; S2; S4 и S8?
«С»: Это, так называемые, ВХОДЫ ПРЕДУСТАНОВКИ. Они нам, возможно, понадобятся позднее. Пока же мы их объединим и соединим с «землей». И еще одно. ИМС 176ИЕ2 делит на 10 в ПАРАЛЛЕЛЬНОМ КОДЕ, что очень удобно!
«Н»: А что такое параллельный код?
«А»: Это разложение ЛЮБОГО десятичного числа по степеням двойки посредством электрических импульсов.
«Н»: Нуты и сказал!..
«А»: Ну ты и спросил!..
«С»: Друзья мои, все о'кей! Но недоумение Незнайкина, очевидно требует, чтобы вышесказанное было отображено в более наглядном графическом виде (рис. 26.2).
«Н»: Это было бы именно то, что нужно!
«С»: В таком случае — смотрите! Здесь изображены, синхронизированные во времени, реальные эпюры, которые присутствуют на соответствующих выходах ИМС К176И Е2. Этот код так и называется: 1-2-4-8.
«А»: Ну, наконец-то я его вижу!
«С»: Ты можешь наблюдать его и на осциллографе.
«Н»: А зачем нужен вывод «CN»?
«С»: Достаточно знать, что этот вывод должен (через резистор 3 кОм) быть подключен к плюсу питания микросхемы. Кстати, учтите, что вывод, обозначенный, как «R» — служит для ОБНУЛЕНИЯ счетчика.
Счет разрешен, когда на выводе «К» присутствует уровень логического «0». Но если на этом выводе имеется потенциал, соответствующий логической «1» — тогда счетчик сбрасывается в НУЛЬ!
«А»: Ну, а как понимать назначение вывода «А»?
«С»: Вывод «1», обозначенный, как «А» — следует в нашей схеме просто соединить «землей». Ну, а выводы 10 и 15 — не используются.
«Н»: Теперь счетчик готов к работе?
«С»: Вполне! Ведь ради этого он и создан! Но обратите внимание! Вот счетчик начал считать импульсы. А как без осциллографа, наглядно, в любой момент, можно видеть, каковы его успехи в счете?
«А»: Нужно его выходы соединить с цифровым индикатором. Но, цифровые индикаторы десятичных цифр имеют СЕМЬ СЕГМЕНТОВ! Так их от К176ИЕ2 — не задействовать!
«С»: Разумеется! Для подобной операции предназначена другая ИМС, которая изготовляется именно для РАБОТЫ В ПАРЕ с К176ИЕ2. Эта ИМС именуется К176ИД2. Она представляет из себя универсальный ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДОВ (рис. 26.3).
