Класифікація цифрових пристроїв

Сергій Іванець

Sergey.Ivanets@gmail.com

​

1

2022

Класифікація цифрових пристроїв

• Комбінаційні
• Логічні елементи
• Мультиплексори і демультиплексори
• Шифратори і дешифратори
• арифметичні пристрої
• Послідовністні
• тригери
• регістри
• Лічильники
• пам'ять

2

2022

Digital Systems Family Tree

3

2022

Using a hardware solution for your digital system design is always faster than a software solution.

Digital Systems Family Tree

4

2022

Application-Specific Integrated Circuit (ASIC)

ASIC: Application Specific Integrated Circuit

5

2022

Digital Systems Family Tree

6

2022

• Can be custom-configured to create any desired digital circuit for simple or complex systems.
• Generally the lowest cost of the subcategories.

Digital Systems Family Tree

7

2022

• Ultra Large-Scale Integration (ULSI) circuit
• Logic functions are created by interconnections of hundreds of thousands of prefabricated gates.
• A custom-designed mask is used—much like the stored data in a mask-programmed ROM.
• Individually less expensive than PLDs of comparable gate count.
• Custom programming process is very expensive and requires a great deal of lead time.

8

2022

Загальна архітектура мікросхеми Сyclone 4

9

2022

Параметри мікросхем Сyclone 4

10

2022

Digital Systems Family Tree

• Standard-cell ASICs use predefined logic function building blocks called cells to create�the desired digital system.
• A library of available cells is stored in a database.
• Design costs for standard-cell ASICs are higher than for PLD and Gate arrays—with greater lead time.
• Cell-based functions are designed to be much smaller than equivalent functions in gate arrays.
• Allows for generally higher-speed operation and cheaper manufacturing costs.

​

11

2022

Digital Systems Family Tree

12

2022

• Full-custom ASICs are the ultimate ASIC choice.
• All components and the interconnections between them are custom-designed by the IC designer.
• Requires a significant amount of time and expense, but it can result in ICs that can operate at the highest possible speed and require the smallest die area.
• Which significantly lowers manufacturing cost.

Programmable logic devices (PLDs)

13

2022

• The PLD architecture selected depends on the application—PLDs are very diverse and dynamic.
• SPLD—simple programmable logic devices.
• CPLD—complex programmable logic devices.
• FPGA—field programmable gate arrays.

• SPLD - Simple Programmable Logic Devices
• CPLD - Complex Programmable Logic Devices
• FPGA - Field Programmable Gate Arrays
• ASIC - Application-Specific Integrated Circuit
• Gate array - базовий матричний кристал (БМК)

14

2022

За рівнем інтграції

• мала інтегральна схема (МІС) - до 100 елементів в кристалі,
• середня інтегральна схема (СІС) - до 1000 елементів в кристалі,
• велика інтегральна схема (БІС) - до 10000 елементів в кристалі,
• надвелика інтегральна схема (НВІС) - до 1 мільйона елементів в кристалі,
• ультрабольшая інтегральна схема (УБИС) - до 1 мільярда елементів в кристалі,
• гігабольшая інтегральна схема (ГВІС) - більше 1 мільярда елементів в кристалі.

15

2022

Product Life Cycle

• Texas Instruments, 2010

16

2022

Логічні рівні ТТЛ

17

2022

Логічні рівні КМОН

18

2022

Позначення сигналів

19

2022

Позначення ліній живлення

• VCC, VDD, V +, VS + позитивне живлення
• СС - collector - колектор
• DD - drain - сток
• VEE, VSS, V-, VS- негативне живлення або земля
• ЕЕ - emitter - емітер
• SS - source - джерело
• Uж- напруга живлення

20

2022

Закон Мура

21

2022

22

2022

23

2022

24

2022

25

2022

26

2022

Корпус DIP14

27

2022

Мікросхема на один вентиль

• 74AHC1G09 – NXP
• 2І з відкритим колектором
• 5-вивідний корпус 2х2 мм

​

​

28

2022

Логічні елементи

29

2022