Сверхбольшие интегральные схемы - реферат

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ ……………………………..…………………………………….2

2. n -МОП СБИС Разработка …………………………………………… .4

2.1Базы технологии производства n-МОПСБИС……………………4

2.2Этапы технологического процесса….………………………………. 5

3. СБИС ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКИ (ПЛ.) ……………………… .7

4. Процессоры……………………………………………………12

5. МАТРИЧНЫЕ Процессоры ………...……………………. .17

5.1 Матричные процессоры………………………..……………...17

5.2 Транзисторные матрицы………………………………..…………….17

5.3 Матричные микропроцессоры…………………………………..…………..20

5.4 Автоматизация проектирования

цифровых СБИС на базе матриц Вайнбергера и транзисторных

матриц………………………………………………………………….…..21

6. Автоматическое ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБИС ………….26

6.1 Главные типы БМК………………………..…………………….….28

6.2 Реализация логических частей на БМК…..………………….….30

6.3 Системы автоматического проектирования матричных бис, постановка Сверхбольшие интегральные схемы - реферат задачки проектирования……………………………………...31

6.4 Главные этапы проектирования…………………..………………..33

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………... ...35

8. Перечень ИСПЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………37

1. ВВЕДЕНИЕ

С момента возникновения первых полупроводниковых микросхем (начало 60-х годов) микроэлектроника прошла путь от простых логических частей до сложных цифровых устройств, изготавливаемых на одном полупроводниковом монокристалле площадью около 1 см2 . Для обозначения микросхем со степенью интеграции выше 104 частей на кристалле в Сверхбольшие интегральные схемы - реферат конце 70-х годов появился термин "сверхбольшие интегральные схемы" (СБИС). Уже через пару лет развитие этих микросхем стало генеральным направлением в микроэлектронике.

Сначала собственного развития электрическая индустрия представляла собой ветвь техники, полностью основанную на операциях сборки, и позволяла воплотить очень сложные функции методом объединения огромного количества частей в Сверхбольшие интегральные схемы - реферат одном изделии. При всем этом значимая часть прироста цены изделий была связана с процессом сборки. Основными шагами этого процесса являлись этапы проектирования, выполнения и проверки соединений меж электрическими компонентами. Функции и размеры устройств, которые были бы реализованы на практике, ограничивались количеством применяемые компонент, их физическими размерами и надежностью.

Исторически Сверхбольшие интегральные схемы - реферат сложилось так, что сначало внимание к ИС завлекли такие их особенности, как малые размеры и масса, а потом развитие техники ИС, позволяющей скомпоновать на поверхности кристалла существенное количество частей, включая меж соединения, равномерно привело к способности сотворения СБИС. Т.о. стало вероятным не только лишь "увеличение экономичности" электрических схем, да и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат улучшение их черт с одновременным увеличением надежности. Развитие техники и технологии СБИС определило очень значительные вменения в специфике электрической индустрии, заключающееся в совершенствовании процесса производства ИС и способов их проектирования. Обычным фактором первой группы является улучшение микро технологии. Уменьшение размеров полупроводниковых устройств позволяет сразу достигнуть как Сверхбольшие интегральные схемы - реферат улучшения черт ИС, формально определяемых законом пропорциональности размеров, так и улучшения их экономических (вещественных и энергетических) характеристик, связанных с уменьшением площади кристалла.

Исторически первым полупроводниковым материалом, использованным на ранешних стадиях разработки полупроводниковых устройств, был германий. Улучшение германиевой технологии сделало вероятным создание ряда устройств, включая германиевые точечные и сплавные транзисторы Сверхбольшие интегральные схемы - реферат. Но скоро германий был заменен кремнием, владеющим таким принципиальным свойством, как возможность получения в окислительной среде узкого, крепкого и влагонепроницаемого диэлектрического слоя бесформенной двуокиси кремния (SiO2 ).

В 60-х годах наибольшее распространение получили ИС на базе биполярных транзисторов. Начиная с 1975 г. на рынке превалируют цифровые ИС на базе МОП-структур Сверхбольшие интегральные схемы - реферат. Достоинства ИС на базе МОП-структур:

Миниатюризация.

Низкое потребление мощности.

Высочайший процент выхода.

Высочайшее быстродействие.

Высочайший уровень технологичности.

В технологии СБИС степень интеграции превосходит 215 частей на кристалл. Уровень миниатюризации, который был применен при производстве микропроцессора Intel Pentium в 1993 году, составлял 0,8 мкм, на данный момент употребляются транзисторы с длиной канала 0,18 мкм, а в Сверхбольшие интегральные схемы - реферат перспективе - разработка устройств с длиной канала в 0,13 мкм, что в плотную приближается к лимиту физических ограничений на работу такового рода транзисторов.

Разработка сотворения и получения сверхбольших интегральных схем с наименьшими размерами в глубочайшей субмикронной области (0,25- 0,5 мкм к 2000 году) и наноэлектроника (полупроводниковые приборы с размерами рабочих областей до 100 нм к Сверхбольшие интегральные схемы - реферат 2010 году) включают последующие главных направления:

технологию сверхбольших кремниевых схем с наименьшими размерами в глубочайшей субмикронной области;

технологию сверхскоростных гетеропереходных устройств и интегральных схем на базе арсенида галлия, германия на кремнии и других соединений;

технологию получения наноразмерных устройств, включая нанолитографию.

При реализации этих направлений предусматривается создание сверхчистых Сверхбольшие интегральные схемы - реферат монокристаллических полупроводниковых материалов и технологических реагентов, включая газы и воды; обеспечение сверх незапятнанных производственных критерий (по классу 0,1 и выше) в зонах обработки и транспорта пластинок; разработка технологических операций и создание комплекса оборудования на новых физических принципах, в том числе кластерного типа, с автоматическим контролем процессов, обеспечивающим заданную прецизионность обработки и малый уровень Сверхбольшие интегральные схемы - реферат загрязнения, также высшую производительность процессов и воспроизводимость результатов, качество и надежность электрических частей.

Разработка сверхбольших интегральных схем обеспечивает разработку и промышленное освоение выпуска широкой номенклатуры интегральных схем, составляющих элементную базу высокопроизводительных ЭВМ, спец и бытовой радиоэлектронной аппаратуры, средств связи и телекоммуникаций, в том числе галлактического базирования. При данной технологии Сверхбольшие интегральные схемы - реферат вероятные малые рабочие размеры составляют 0,1-0,5 мкм и наименее (до 70 нм к 2010 году), достигаются высочайшая производительность за счет использования пластинок огромного поперечника (200 и поболее мм) и полной автоматизации процессов, значимый процент выхода пригодных электрических устройств и высочайшая окупаемость вкладываемых в создание средств.

Кремниевая разработка является основой сотворения элементной базы радиоэлектроники Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, вычислительной техники и средств автоматизации и связи широкого внедрения. Разработка гетеропереходных интегральных схем благодаря высочайшему быстродействию этих устройств нацелена на спец сверхскоростные внедрения, включая галлактическую технику, элементную базу суперкомпьютеров, технику связи и телекоммуникаций, также специальную аппаратуру оборонного предназначения.

Нанотехнология станет промышленной примерно начиная с 2010 года, что откроет Сверхбольшие интегральные схемы - реферат перспективу сотворения принципно последнего поколения устройств и интегральных схем на новых физических эффектах и приведет в предстоящем к коренным преобразованиям в почти всех областях деятельности, сначала - в науке, образовании, управлении созданием, в том числе при разработке микро ботов, индивидуальных средств связи, глобальных телекоммуникаций, вычислительных устройств на нейросетевых принципах.

2. n -МОП Сверхбольшие интегральные схемы - реферат СБИС Разработка

2.1 Базы технологии производства n-МОП СБИС

Транзистор на базе структуры металл - диэлектрик - полупроводник (МОП) является одним из более обширно применяемых частей СБИС. 1-ый транзистор, работающий на эффекте поля, был продемонстрирован в 1960 году. Поначалу полевые транзисторы с двуокисью кремния в качестве подзатворного диэлектрика формировались на подложке Сверхбольшие интегральные схемы - реферат n- типа проводимости. Потом из-за большей подвижности электронов, чем у дырок при формировании сверхбольших быстродействующих интегральных схем стали использовать n- канальные транзисторы, создаваемые на p- подложке.

Разглядим главные технологические этапы производства n-МОП СБИС на примере сотворения логического вентиля И-НЕ с 2-мя входами.

Принципная схема вентиля (инвертора Сверхбольшие интегральные схемы - реферат) приведена на рисунке.

Схема состоит из поочередно соединенных 2-ух транзисторов, работающих в режиме обогащения (нормально закрытых) и 1-го транзистора, работающего в режиме обеднения (нормально открытый). Все транзисторы размещаются меж шиной источника питания Vdd и заземляющей шиной Vss. Затворы первых 2-ух транзисторов служат входами схемы, а затвор третьего транзистора, соединенный с истоком Сверхбольшие интегральные схемы - реферат второго, является выходом инвертора.

Нормально открытый транзистор служит источником тока для 2-ух других. Выходное напряжение имеет низкое значение (логический нуль) исключительно в том случае, когда оба первых транзистора открыты, т.е. на их затворы подан высочайший потенциал - логическая единица.

Подложка. В качестве подложки выбирают кремний p- типа проводимости легированный Сверхбольшие интегральные схемы - реферат бором КДБ (100) с концентрацией примеси 1015 - 1016 см-3 . Выбор таковой концентрации обоснован несколькими причинами. С одной стороны уменьшение содержания примеси приводит к понижению чувствительности порогового напряжения к напряжению смещения на подложке и уменьшению емкости p-n переходов, приводя к повышению быстродействия транзистора. С другой стороны увеличивается концентрация неосновных носителей Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, вызывающих рост тока утечки через назад смещенный p-n переход, что может привести к соприкосновению областей пространственного заряда стока и истока транзистора (прокол). Одним из вариантов решения этого противоречия является выкармливание слаболегированных эпитаксиальных кремниевых слоев на сильнолегированной подложке, имеющей малую концентрацию неосновных носителей.

Ориентация кремниевой подложки (100) имеет преимущество по Сверхбольшие интегральные схемы - реферат сопоставлению с (111), заключающееся с более высочайшей подвижности электронов, обусловленной низкой плотностью поверхностных состояний на границе кремний-диэлектрик.

2.2 Этапы технологического процесса .

1 шаг.

Ионная имплантация бора для сотворения изоляции меж транзисторами при помощи p-n переходов.

На поверхность кремниевой подложки наносятся промежный слой тепловой двуокиси кремния и слой нитрида кремния, играющий роль маски Сверхбольшие интегральные схемы - реферат при следующем локальном окислении кремния. Дальше при помощи процесса литографии на поверхности вытравливаются окна, в которые осуществляется ионная имплантация бора. Время от времени имплантацию производят через слой окисла для уменьшения концентрации примеси в подложке и глубины ее проникания.

2 шаг.

На этом шаге проводятся последующие технологические операции:

- локальное Сверхбольшие интегральные схемы - реферат окисление кремния (ЛОКОС процесс );

- формирование подзатворного окисла (после удаления промежных

слоев двуокиси и нитрида кремния);

- имплантация бора для регулировки порогового напряжения нормально

закрытых транзисторов; -

- формирование окна под сокрытый контакт.

3 шаг.

На данном шаге проводится ионная имплантация мышьяка для формирования канала нормально открытого транзистора. Внедрение мышьяка заместо фосфора обосновано наименьшей его глубиной в Сверхбольшие интегральные схемы - реферат полупроводниковую подложку.

4 шаг.

Проводится нанесение поликристаллического кремния с его следующим легированием мышьяком. Поликремний играет роль будущих затворов, предутверждает p- каналы от предстоящей перекомпенсации акцепторной примеси мышьяком и служит материалом для следующего соединения стока и затвора нормально открытого транзистора. На этом шаге достигается самосовмещение стоков, истоков и затворов.

5 шаг.

Заключительный Сверхбольшие интегральные схемы - реферат шаг формирования схемы. На нем осуществляются:
- литография под металлизацию к стокам и истокам транзисторов
- нанесение фосфор силикатного стекла (ФСС). ФСС предутверждает диффузию ионов натрия, сглаживает рельеф поверхности, производит дополнительную активацию примеси.
- формируется пассивирующий диэлектрический слой (окисел либо плазмохимический нитрид кремния)

3. СБИС программируемой логики (ПЛ.)

Российским производителям электрической техники тяжело соперничать с Сверхбольшие интегральные схемы - реферат забугорными фирмами в области массового производства продуктов широкого употребления. Но в области разработки и сотворения сложной наукоемкой продукции в Рф сохранились условия, кадры, научный потенциал. Огромное число компаний и учреждений способно разрабатывать уникальные электрические устройства. Сверхтехнологичным "сырьем" для таких разработок в области цифровой электроники служат просто доступные на российском Сверхбольшие интегральные схемы - реферат рынке электрические составляющие: процессоры, контроллеры, СБИС памяти и др. - все, что позволяет решать задачки специальной обработки сигналов и вычислений программным методом (со характерными программной реализации плюсами и недочетами). Микропроцессорная техника издавна и крепко укоренилась в российских разработках. Но в последние годы появилась новенькая элементная база - СБИС программируемой Сверхбольшие интегральные схемы - реферат логики (programmable logic device - PLD), которая, успешно дополняя и заменяя микропроцессорные средства, в наиблежайшие годы станет "настольным материалом" для разработчиков. СБИС ПЛ оказываются вне конкуренции в областях, где требуется создание высокопроизводительных специализированных устройств, нацеленных на аппаратную реализацию. Аппаратное решение задач обеспечивает распараллеливание процесса обработки и наращивает производительность в 10-ки раз Сверхбольшие интегральные схемы - реферат по сопоставлению с программным решением, а внедрение СБИС ПЛ, в отличие от специализированных СБИС, обеспечивает такую же упругость реализации, как у всех программных решений. В последние годы динамика развития и производства СБИС ПЛ. уступает только микросхемам памяти и превосходит 50% в год.

СБИС ПЛ представляют собой полузаказную СБИС и включают реализованные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат на кристалле универсальные настраиваемые юзером многофункциональные преобразователи и программируемые связи меж этими преобразователями. По сопоставлению с базисными матричными кристаллами (БМК) внедрение СБИС ПЛ обеспечивает значительно более маленький цикл разработки, экономический выигрыш при мелкосерийном (до нескольких тыщ изделий) производстве и возможность внесения конфигураций в проект на любом шаге разработки. Заказную Сверхбольшие интегральные схемы - реферат СБИС либо БМК разработают для Вашего уникального проекта за несколько месяцев. Но лишь на СБИС ПЛ Вы запрограммируете его сами за кратчайшее время и с наименьшими затратами. Разработчик спец цифрового устройства, используя средства САПР СБИС ПЛ, в обычной ему форме (схемы, текстовое описание) задает требуемое устройство и получает программирующий Сверхбольшие интегральные схемы - реферат СБИС ПЛ файл, который применяется при программировании на программаторе либо конкретно на плате. Программирование заключается в задании подходящих параметров многофункциональным преобразователям и установлении нужных связей меж ними. Программируемые элементы - электрические ключи. Таковой цикл проектирования/производства занимает малозначительное время, конфигурации могут вноситься на хоть какой стадии разработки за считанные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат минутки, а внедрение новых средств проектирования на исходном шаге фактически не просит вещественных издержек.

Производители, архитектура и способности имеющихся в текущее время типов СБИС ПЛ многообразны. Классификация микросхем гибкой логики делается обычно по последующим классификационным признакам:

степень интеграции (логическая емкость);

архитектура многофункционального преобразователя;

организация внутренней структуры СБИС и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат структуры матрицы соединений многофункциональных преобразователей;

тип применяемого программируемого элемента;

наличие внутренней оперативки.

Степень интеграции (логическая емкость) - более принципиальная черта СБИС ПЛ, по которой осуществляется выбор. Производители СБИС ПЛ стоят на передовых рубежах электрической технологии (текущая рабочая проектная норма составляет 0,25 мкм), и число транзисторов в СБИС ПЛ большой емкости составляет 10-ки Сверхбольшие интегральные схемы - реферат миллионов. Но ввиду избыточности структур, включающих огромное число коммутирующих транзисторов, логическую емкость определяют в эквивалентных логических вентилях типа 2И-НЕ (2ИЛИ-НЕ), которые пригодилось бы для реализации устройств той же трудности, что и на соответственных СБИС.

Главные производители СБИС ПЛ - конторы Altera (34% мирового объема продаж), Xilinx (33%), Actel (9%). Наибольшая логическая Сверхбольшие интегральные схемы - реферат емкость достигнута в текущее время в СБИС ПЛ, выпускаемых компанией Altera (семейства FLEX10K), и составляет 250000 логических вентилей, а к концу 1998 г. достигнет 1 миллиона (количественные данные приведены по состоянию на 01.06.98 г.).

Многофункциональные преобразователи СБИС ПЛ содержат в себе настраиваемые средства реализации логических функций и триггер (т.е. являются обычным конечным Сверхбольшие интегральные схемы - реферат автоматом). Более нередко логические функции реализуются в виде суммы логических произведений (sum of product) или на шестнадцатибитных ПЗУ (таблицы перекодировки). СБИС ПЛ с многофункциональными преобразователями на базе сумм термов, позволяют проще реализовывать сложные логические функции, а на базе таблиц перекодировки создавать насыщенные триггерами устройства.

Организация внутренней структуры СБИС и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат структуры матрицы соединений многофункциональных преобразователей - основной отличительный признак разных СБИС ПЛ. На рис.3 показано разделение более фаворитных СБИС ПЛ по этим признакам.

Большая часть компаний выпускает сложные СБИС ПЛ, располагая многофункциональные преобразователи в горизонтальных рядах и вертикальных столбцах в виде квадратной матрицы на площади кристалла, тогда как связи меж Сверхбольшие интегральные схемы - реферат преобразователями производятся в виде проводников, разбитых на отдельные участки (сегменты) электрическими ключами. Такая одноуровневая структура получила заглавие FPGA (Field Programmable Gate Array). Иерархическая (многоуровневая) организация СБИС ПЛ позволяет сделать лучше их технические свойства. При многоуровневой организации многофункциональные преобразователи группируются в блоки (к примеру, в СБИС семейств Сверхбольшие интегральные схемы - реферат FLEX10K компании Altera в логический блок заходит 8 многофункциональных преобразователей), имеющие свою свою локальную шину межсоединений. Блоки обмениваются сигналами вместе через шины межсоединений верхнего уровня. Структура такового типа показана на рис.4. Проводники межсоединений делаются непрерывными (т.е. без разделения на сегменты электрическими ключами), что обеспечивает малые задержки распространения сигналов Сверхбольшие интегральные схемы - реферат и позволяет значительно уменьшить количество электрических ключей. Не считая того, непрерывные полосы межсоединений обеспечивают возможность обоюдной подмены логических блоков без конфигурации временной модели устройства, что значительно ускоряет функцию размещения проекта на кристалле и упрощает временное моделирование.

Тип применяемого программируемого элемента - электрического ключа, определяет способности СБИС ПЛ. по программированию, перепрограммированию Сверхбольшие интегральные схемы - реферат и хранению конфигурации при выключении питания. Более перспективны программируемые элементы, выполненные по EEPROM и FLASH технологии (полевые транзисторы с плавающим затвором), обеспечивающие энергонезависимое хранение конфигурации и неоднократное перепрограммирование (в том числе и распаянной микросхемы конкретно на плате), и элементы, выполненные по SRAM технологии, т.е. представляющие из себя электрический ключ Сверхбольшие интегральные схемы - реферат и триггер оперативки, в который при включении питания должна быть записана конфигурирующая информация. SRAM - разработка обеспечивает наименьшее энергопотребление и позволяет реконфигурировать СБИС ПЛ за 10-ки миллисекунд, обеспечивая начальную загрузку конфигурирующей памяти и, по мере надобности, реконфигурирование для адаптации структуры реализуемого устройства. Особенное место занимает ряд семейств СБИС ПЛ, выпускаемых компанией Сверхбольшие интегральные схемы - реферат Actel и имеющих программируемые элементы - antifuse, представляющие из себя pn - переходы, пробиваемые при программировании. Эти СБИС ПЛ имеют высшую стойкость к хранению конфигурации при спецвоздействиях, но не получили широкого распространения в силу их высочайшей цены и однократности программирования.

Наличие внутренней оперативки дает юзеру СБИС ПЛ. дополнительные способности при Сверхбольшие интегральные схемы - реферат разработке цифровых систем. СБИС ПЛ. с внутренней памятью выпускаются фирмами Altera (семейства FLEX10K), Atmel (семейство AT40K), Xilinx (семейства XC4000). Организация внутренней памяти в СБИС ПЛ разных производителей различна. В семействе FLEX10K конторы Altera - это большие выделенные модули памяти объемом 2 Кбит, в СБИС других производителей - распределенные по кристаллу Сверхбольшие интегральные схемы - реферат маленькие блоки. К примеру, в СБИС конторы Xilinx - теневые ОЗУ таблиц перекодировки объемом 32 бита, в СБИС ПЛ конторы Atmel - расположенные в узлах матрицы межсоединений блоки памяти объемом 32х4 бита.

Способности СБИС ПЛ очень широки и удовлетворяют разным требованиям разработчиков цифровых устройств. На рис.8 показаны семейства СБИС ПЛ, выпускаемых компанией Altera Сверхбольшие интегральные схемы - реферат - фаворитом в производстве СБИС ПЛ. Семейства FLEX (SRAM разработка конфигурирующих частей) выпускаются в корпусах с числом выводов до 600, требуют загрузки конфигурации всякий раз при включении питания либо по мере надобности внесения конфигураций в функционирование СБИС, но владеют значительно большей логической емкостью по сопоставлению с энергонезависимыми семействами MAX и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат наименьшим энергопотреблением на многофункциональный преобразователь. Семейства MAX могут обеспечить задержку сигнала до 5 нс., в то время как у семейств FLEX эта задержка более 8 нс. Более многообещающими семействами СБИС ПЛ компании Altera являются FLEX10K, FLEX6000, МАХ7000S,A.

4. Процессоры

По числу огромных интегральных схем (БИС) в микропроцессорном Сверхбольшие интегральные схемы - реферат комплекте различают процессоры однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные.

Микропроцессоры даже самых обычных ЭВМ имеют сложную многофункциональную структуру, содержат огромное количество электрических частей и огромное количество разветвленных связей. Изменять структуру микропроцессора нужно так, чтоб полная принципная схема либо ее части имели количество частей и связей, совместимое с способностями БИС. При всем Сверхбольшие интегральные схемы - реферат этом процессоры получают внутреннюю магистральную архитектуру, т. е. в их к единой внутренней информационной магистрали подключаются все многофункциональные главные блоки (арифметико-логический, рабочих регистров, стека, прерываний, интерфейса, управления и синхронизации и др.).

Для обоснования систематизации процессоров по числу БИС нужно распределить все аппаратные блоки микропроцессора меж основными 3-мя многофункциональными Сверхбольшие интегральные схемы - реферат частями: операционной, управляющей и интерфейсной. Сложность операционной и управляющей частей микропроцессора определяется их разрядностью, системой команд и требованиями к системе прерываний; сложность интерфейсной части разрядностью и способностями подключения других устройств ЭВМ (памяти, наружных устройств, датчиков и исполнительных устройств и др.). Интерфейс микропроцессора содержит несколько 10-ов информационных шин данных (ШД), адресов Сверхбольшие интегральные схемы - реферат (ША) и управления (ШУ).

Однокристальные процессоры получаются при реализации всех аппаратных средств микропроцессора в виде одной БИС либо СБИС (сверхбольшой интегральной схемы). По мере роста степени интеграции частей в кристалле и числа выводов корпуса характеристики однокристальных процессоров улучшаются. Но способности однокристальных процессоров ограничены аппаратными ресурсами кристалла и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат корпуса. Для получения многокристального процессора нужно провести разбиение его логической структуры на функционально законченные части и воплотить их в виде БИС (СБИС). Многофункциональная законченность БИС многокристального процессора значит, что его части делают заблаговременно определенные функции и могут работать автономно.

На рис. 1.а показано функциональное разбиение структуры микропроцессора при разработке трехкристального процессора (пунктирные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат полосы), содержащего БИС операционного (ОП), БИС управляющего (УП) и БИС интерфейсного (ИП) микропроцессоров.

Рис. 1. Многофункциональная структура микропроцессора (а) и ее разбиение для реализации микропроцессора в виде комплекта секционных БИС.

Операционный микропроцессор служит для обработки данных, управляющий микропроцессор делает функции подборки, декодирования и вычисления адресов операндов и также генерирует последовательности Сверхбольшие интегральные схемы - реферат микрокоманд. Автономность работы и огромное быстродействие БИС УП позволяет выбирать команды из памяти с большей скоростью, чем скорость их выполнения БИС ОП. При всем этом в УП появляется очередь еще не исполненных команд, также заблаговременно подготавливаются те данные, которые потребуются ОП в последующих циклах работы. Такая Сверхбольшие интегральные схемы - реферат опережающая подборка команд сберегает время ОП на ожидание операндов, нужных для выполнения команд программ. Интерфейсный микропроцессор позволяет подключить память и периферийные средства к процессору; он, по существу, является сложным контроллером для устройств ввода/вывода инфы. БИС ИП делает также функции канала прямого доступа к памяти.

Избираемые из памяти команды распознаются Сверхбольшие интегральные схемы - реферат и производятся каждой частью процессора автономно и потому может быть обеспечен режим одновременной работы всех БИС МП, т.е. конвейерный поточный режим выполнения последовательности команд программки (выполнение последовательности с маленьким временным сдвигом). Таковой режим работы существенно увеличивает производительность процессора.

Многокристальные секционные процессоры получаются в этом случае, когда в Сверхбольшие интегральные схемы - реферат виде БИС реализуются части (секции) логической структуры микропроцессора при многофункциональном разбиении ее вертикальными плоскостями (рис. 1,б). Для построения многоразрядных процессоров при параллельном включении секций БИС в их добавляются средства "стыковки".

Для сотворения высокопроизводительных многоразрядных процессоров требуется настолько много аппаратных средств, не реализуемых в доступных БИС, что может появиться необходимость к Сверхбольшие интегральные схемы - реферат тому же в многофункциональном разбиении структуры процессора горизонтальными плоскостями. В итоге рассмотренного многофункционального разделения структуры процессора на функционально и конструктивно законченные части создаются условия реализации каждой из их в виде БИС. Они все образуют набор секционных БИС МП.

Таким макаром, микропроцессорная секция это БИС, созданная для обработки нескольких Сверхбольшие интегральные схемы - реферат разрядов данных либо выполнения определенных управляющих операций. Секционность БИС МП определяет возможность "наращивания" разрядности обрабатываемых данных либо усложнения устройств управления процессора при "параллельном" включении большего числа БИС.

Однокристальные и трехкристальные БИС МП, обычно, изготовляют на базе микроэлектронных технологий униполярных полупроводниковых устройств, а многокристальные секционные БИС МП на базе технологии биполярных Сверхбольшие интегральные схемы - реферат полупроводниковых устройств. Внедрение многокристальных микропроцессорных скоростных биполярных БИС, имеющих многофункциональную законченность при малой физической разрядности обрабатываемых данных и монтируемых в корпус с огромным числом выводов, позволяет организовать разветвление связи в микропроцессоре, также выполнить конвейерные принципы обработки инфы для увеличения его производительности.

По предназначению различают универсальные и спец процессоры.

Универсальные процессоры Сверхбольшие интегральные схемы - реферат могут быть использованы для решения широкого круга различных задач. При всем этом их действенная производительность слабо находится в зависимости от проблемной специфичности решаемых задач. Специализация МП, т.е. его проблемная ориентация на ускоренное выполнение определенных функций позволяет резко прирастить эффективную производительность при решении только определенных задач.

Посреди специализированных процессоров Сверхбольшие интегральные схемы - реферат можно выделить разные микроконтроллеры, направленные на выполнение сложных последовательностей логических операций, математические МП, созданные для увеличения производительности при выполнении арифметических операций за счет, к примеру, матричных способов их выполнения, МП для обработки данных в разных областях применений и т. д. При помощи специализированных МП можно отлично решать новые сложные задачки Сверхбольшие интегральные схемы - реферат параллельной обработки данных. К примеру, конволюция позволяет выполнить более сложную математическую обработку сигналов, чем обширно применяемые способы корреляции. Последние в главном сводятся к сопоставлению всего 2-ух серий данных: входных, передаваемых формой сигнала, и фиксированных опорных и к определению их подобия. Конволюция дает возможность в реальном масштабе времени отыскивать соответствие Сверхбольшие интегральные схемы - реферат для сигналов изменяющейся формы методом сопоставления их с разными эталонными сигналами, что, к примеру, может позволить отлично выделить нужный сигнал на фоне шума.

Разработанные однокристальные конвольверы употребляются в устройствах опознавания образов в тех случаях, когда способности сбора данных превосходят возможности системы обрабатывать эти данные.

По виду обрабатываемых входных сигналов Сверхбольшие интегральные схемы - реферат различают цифровые и аналоговые процессоры. Сами процессоры цифровые устройства, но могут иметь интегрированные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Потому входные аналоговые сигналы передаются в МП через преобразователь в цифровой форме, обрабатываются и после оборотного преобразования в аналоговую форму поступают на выход. С строительной точки зрения Сверхбольшие интегральные схемы - реферат такие процессоры представляют собой аналоговые многофункциональные преобразователи сигналов и именуются аналоговыми процессорами. Они делают функции хоть какой аналоговой схемы (к примеру, создают генерацию колебаний, модуляцию, смещение, фильтрацию, кодирование и декодирование сигналов в реальном масштабе времени и т.д., заменяя сложные схемы, состоящие из операционных усилителей, катушек индуктивности, конденсаторов и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат т.д.). При всем этом применение аналогового процессора существенно увеличивает точность обработки аналоговых сигналов и их воспроизводимость, также расширяет многофункциональные способности за счет программной "опции" цифровой части процессора на разные методы обработки сигналов.

Обычно в составе однокристальных аналоговых МП есть некоторое количество каналов аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования Сверхбольшие интегральные схемы - реферат. В аналоговом процессоре разрядность обрабатываемых данных добивается 24 бит и поболее, огромное значение уделяется повышению скорости выполнения арифметических операций.

Отличительная черта аналоговых процессоров способность к переработке огромного объема числовых данных, т. е. к выполнению операций сложения и умножения с большой скоростью по мере надобности даже за счет отказа от операций прерываний и переходов Сверхбольшие интегральные схемы - реферат. Аналоговый сигнал, перевоплощенный в цифровую форму, обрабатывается в реальном масштабе времени и передается на выход обычно в аналоговой форме через цифро-аналоговый преобразователь. При всем этом согласно аксиоме Котельникова частота квантования аналогового сигнала должна в два раза превосходить верхнюю частоту сигнала.

Сопоставление цифровых процессоров делается сравнением времени Сверхбольшие интегральные схемы - реферат выполнения ими списков операций. Сопоставление же аналоговых процессоров делается по количеству эквивалентных звеньев аналого-цифровых фильтров рекурсивных фильтров второго порядка. Производительность аналогового процессора определяется его способностью стремительно делать операции умножения: чем резвее осуществляется умножение, тем больше эквивалентное количество звеньев фильтра в аналоговом преобразователе и тем паче непростой метод преобразования цифровых сигналов Сверхбольшие интегральные схемы - реферат можно задавать в процессоре.

Одним из направлений предстоящего совершенствования аналоговых процессоров является увеличение их универсальности и гибкости. Потому вкупе с увеличением скорости обработки огромного объема цифровых данных будут развиваться средства обеспечения развитых вычислительных процессов обработки цифровой инфы за счет реализации аппаратных блоков прерывания программ и программных Сверхбольшие интегральные схемы - реферат переходов.

По нраву временной организации работы процессоры делят на синхронные и асинхронные.

Синхронные процессоры - процессоры, в каких начало и конец выполнения операций задаются устройством управления (время выполнения операций в данном случае не находится в зависимости от вида выполняемых команд и величин операндов).

Асинхронные процессоры позволяют начало выполнения каждой последующей операции найти Сверхбольшие интегральные схемы - реферат по сигналу фактического окончания выполнения предшествующей операции. Для более действенного использования каждого устройства микропроцессорной системы в состав асинхронно работающих устройств вводят электрические цепи, обеспечивающие автономное функционирование устройств. Окончив работу над какой-нибудь операцией, устройство производит сигнал запроса, значащий его готовность к выполнению последующей операции. При всем этом Сверхбольшие интегральные схемы - реферат роль естественного распределителя работ воспринимает на себя память, которая в согласовании с заблаговременно установленным ценностью делает запросы других устройств по обеспечению их командной информацией и данными.

По организации структуры микропроцессорных систем различают микроЭВМ одно - и многомагистральные.

В одномагистральных микроЭВМ все устройства имеют однообразный интерфейс и подключены к единой информационной магистрали Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, по которой передаются коды данных, адресов и управляющих сигналов.

В многомагистральных микроЭВМ устройства группами подключаются к собственной информационной магистрали. Это позволяет выполнить одновременную передачу информационных сигналов по нескольким (либо всем) магистралям. Такая организация систем усложняет их конструкцию, но наращивает производительность.

По количеству выполняемых программ различают одно- и многопрограммные процессоры.

В Сверхбольшие интегральные схемы - реферат однопрограммных процессорах производится только одна программка. Переход к выполнению другой программки происходит после окончания текущей программки.

В много- либо мультипрограммных процессорах сразу производится несколько (обычно несколько 10-ов) программ. Организация мультипрограммной работы микропроцессорных управляющих систем позволяет выполнить контроль за состоянием и управлением огромным числом источников либо приемников инфы.

5. МАТРИЧНЫЕ Процессоры И Сверхбольшие интегральные схемы - реферат АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ СБИС НА БАЗЕ МАТРИЦ ВАЙНБЕРГЕРА И ТРАНЗИСТОРНЫХ МАТРИЦ

5.1 Матричные процессоры

Матричные процессоры можно разглядеть с 2-ух сторон: на уровне транзисторных матриц и матриц микропроцессоров.

Внедрение матриц при проектировании микропроцессоров может быть обоесторонним: матрицы транзисторов для проектирования процессоров и матрицы процессоров для проектировании процессорных систем.

Внедрение матриц при Сверхбольшие интегральные схемы - реферат построении процессорных систем не ограничивается соединением микропроцессоров по конвейерному принципу. Схожую архитектуру можно использовать также и при проектировании ИС с внедрением транзисторных матриц, выполненных по МОП-технологии. Разглядим оба варианта внедрения матриц.

5.2 Транзисторные матрицы

Сокращение сроков проектирования процессоров и увеличение надежности проектов требуют внедрения соответственных систем Сверхбольшие интегральные схемы - реферат автоматизации проектирования. Одним из самых многообещающих направлений в текущее время считается подход к сквозной автоматизации проектирования, именуемой кремниевой компиляцией, позволяющий начальное задание на проектирование - функциональное описание, представленное на языке высочайшего уровня, конвертировать в топологические чертежи. Кремниевые компиляторы употребляют в качестве базисных постоянные матричные структуры, отлично адаптированные к технологии СБИС. Огромное Сверхбольшие интегральные схемы - реферат распространение получили программируемые логические матрицы (ПЛМ) и их разные модификации. Они нацелены на матричную реализацию двухуровневых (И, Либо) логических структур, также для оптимизации их характеристик (площади, быстродействия) известны разные способы. Реализация многоуровневых логических структур СБИС нередко опирается на матричную топологию: в данном случае компиляторы генерируют топологию по ее матричному описанию Сверхбольшие интегральные схемы - реферат.

Транзисторные матрицы

Особенным стилем реализации топологии в заказных КМОП СБИС являются транзисторные матрицы. В лэйауте (англ. layout - детализированное геометрическое описание всех слоев кристалла) транзисторных матриц все p-транзисторы размещаются в верхней половине матрицы, а все n-транзисторы - в нижней. Транзисторные матрицы имеют регулярную структуру, которую составляют взаимопересекающиеся столбцы и строчки. В Сверхбольшие интегральные схемы - реферат столбцах матрицы умеренно размещены полосы поликремния, образующие взаимосвязанные затворы транзисторов. По другим полюсам транзисторы соединяются вместе секторами железных линий, которые располагаются в строчках матрицы. Время от времени, для того чтоб соединить сток и исток транзисторов, находящихся в разных строчках, вводят недлинные вертикальные диффузионные связи. В предстоящем Сверхбольшие интегральные схемы - реферат ТМ будет представляться абстрактным лэйаутом.

Абстрактный лэйаут - схематический набросок грядущего кристалла, где прямоугольники обозначают транзисторы, вертикальные полосы - поликремниевые столбцы, горизонтальные - полосы металла, штриховые - диффузионные связи, точки - места контактов, стрелки - места подключения транзисторов к линиям Gnd и Vdd. При переходе к послойной топологии стрелки должны быть изменены полосами в диффузионном слое, по которому Сверхбольшие интегральные схемы - реферат осуществляются соединения меж строчками ТМ.

На рис. 1.а представлена транзисторная схема, а на рис. 1.б - транзисторная матрица, реализующая данную схему.

Рис 1. Символическое представление топологии транзисторных матриц.

Одной из оканчивающих стадий получения топологии транзисторных матриц является переход от символического лэйаута к топологическому описанию схемы на уровне слоев. Символические Сверхбольшие интегральные схемы - реферат лэйауты конструируются методом размещения знаков не решетке, которая служит для сотворения топологии данной схемы. Каждый знак представляет геометрию, которая может включать хоть какое число масочных уровней. Схемотехника транзисторных матриц позволяет использовать маленькое число разных знаков, требуемых для описания лэйаута:

N - n-канальный транзистор;

P - p-канальный транзистор;

+ - надпересечение Сверхбольшие интегральные схемы - реферат - металл над диффузией; металл над поликремнием; пересекающиеся вертикальный и горизонтальный металлы;

- контакт (к поликремнию или диффузии);

! - p-диффузия;

- n-диффузия, или поликремний;

: - металл в вертикальном направлении;

- металл в горизонтальном направлении.

Каждый знак транзистора соответствует транзистору малого размера. Но ширина канала может возрастать неоднократным повторением знака. Только один знак «+» требуется для того Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, чтоб обозначить скрещение всех 3-х уровней взаимосвязей: а конкретно, металл над диффузией, металл над поликремнием и пересекающийся вертикальный и горизонтальный металлы. Знак контакта « » употребляется для того, чтоб найти контакт металла к поликремнию либо диффузии. Знак « » употребляется для представления или поликремневых, или n-диффузионных проводников. Знак для диффузии p Сверхбольшие интегральные схемы - реферат-типа «!» требуется для различия ее от диффузии n-типа, которая может существовать в том же столбце. Знаки для металла «:» или «-» обозначают вертикальные либо горизонтальные полосы металла соответственно.

Если логическая схема построена на базе частей, для которых нет транзисторных описаний в библиотеках, то появляется непростая задачка получения требуемых представлений схемы Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, в особенности, когда имеются дополнительные требования к характеристикам - площади, быстродействию и т.д. Задачка перехода от логического описания комбинационной логики в одном базисе к описанию в другом базисе в текущее время решается по нескольким фронтам.

Глобальная оптимизация. Поначалу осуществляется переход к системе обычных дизъюнктивных форм (ДНФ), которая обычно Сверхбольшие интегральные схемы - реферат минимизируется, а потом представляется в виде многоуровневой логической сети, реализуемой в требуемом базисе. Основная оптимизация ведется при построении многоуровневой сети - как правило это сеть в базисе И, Либо, НЕ, а главным аспектом трудности является аспект числа литералов (букв) в символическом (алгебраическом) представлении булевых функций. Способы оптимизации опираются или на многофункциональную декомпозицию, или Сверхбольшие интегральные схемы - реферат на факторизацию (поиск общих подвыражений) в алгебраических скобочных представлениях функций, реализуемых схемой. Заключительный шаг - реализацию в требуемом базисе принято именовать технологическим отображением. Конкретно на этом шаге можно оценить наивысшую задержку схемы - задержку повдоль критичного пути. Подразумевается, что в узлах схемы установлены базовые элементы.

Локальная оптимизация. Подмена одних Сверхбольшие интегральные схемы - реферат базовых логических операторов другими осуществляется методом анализа локальной области схемы. Поиск фрагментов и правила их подмены другими может осуществляться при помощи экспертной системы. Так, к примеру, устроена система LSS.

5.3 Матричные микропроцессоры

Матричные микропроцессоры лучшим образом нацелены на реализацию алгоритмов обработки упорядоченных (имеющих регулярную структуру) массивов входных данных. Они Сверхбольшие интегральные схемы - реферат появились посреди 70-х годов в виде устройств с фиксированной программкой, которые были бы подключены к универсальным ЭВМ; но к истинному времени в их программирования достигнута высочайшая степень гибкости. Часто матричные микропроцессоры употребляются в качестве вспомогательных микропроцессоров, присоединенных к главной универсальной ЭВМ. В большинстве матричных микропроцессоров осуществляется обработка 32-х разрядных Сверхбольшие интегральные схемы - реферат чисел с плавающей запятой со скоростью от 5000000 до 50000000 флопс. Обычно они снабжены быстродействующими портами данных, что дает возможность для конкретного ввода данных без вмешательства головного микропроцессора. Спектр вариантов построения матричных микропроцессоров лежит от одноплатных блоков, которые вставляются в имеющиеся ЭВМ, до устройств, конструктивно оформленных в виде нескольких стоек, которые по существу Сверхбольшие интегральные схемы - реферат представляют собой конвейерные суперЭВМ.

Обычными видами внедрения матричных микропроцессоров является обработка сейсмической и акустической инфы, определение речи; для этих видов обработки свойственны такие операции, как резвое преобразование Фурье, цифровая фильтрация и деяния над матрицами. Для построения относительно маленьких более эконом в работе матричных микропроцессоров употребляются разрядно модульные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат секции АЛУ в купе с векторным микропроцессором, основанном на базе биполярного СБИС-процессора с плавающей запятой.

Возможно, в дальнейшем матричные микропроцессоры будут представлять собой матрицы микропроцессоров, служащие для роста производительности микропроцессоров сверх пределов, установленных шинной архитектурой.

Для реализации обработки сигналов матрицы МКМД могут быть организованы в виде систолических либо Сверхбольшие интегральные схемы - реферат волновых матриц.

Систолическая матрица состоит из отдельных процессорных узлов, любой из которых соединен с примыкающими средством упорядоченной решетки. Большая часть процессорных частей располагает схожими наборами базисных операций, и задачка обработки сигнала распределяется в матричном микропроцессоре по конвейерному принципу. Микропроцессоры работают синхронно, используя общий задающий генератор тактовых сигналов, поступающий на все Сверхбольшие интегральные схемы - реферат элементы.

В волновой матрице происходит рассредотачивание функций меж процессорными элементами, как в систолической матрице, но в этом случае не имеет места общая синхронизация от задающего генератора. Управление каждым микропроцессором организуется локально в согласовании с поступлением нужных входных данных от соответственных примыкающих микропроцессоров. Результирующая обрабатывающая волна распространяется по матрице по Сверхбольшие интегральные схемы - реферат мере того, как обрабатываются входные данные, и потом результаты этой обработки передаются другим микропроцессорам в матрице.

5.4 Автоматизация проектирования цифровых СБИС на базе матриц Вайнбергера и транзисторных матриц

Все огромную долю в общем объеме ИС составляют заказные цифровые ИС, выполненные в главном, по Моп-технологии. Сокращение сроков проектирования и увеличение Сверхбольшие интегральные схемы - реферат надежности проектов требуют внедрения соответственных систем автоматического проектирования. Одним из самых многообещающих направлений в текущее время считается подход к сквозной автоматизации проектирования, именуемой кремниевой компиляцией, позволяющей начальное задание на проектирование - функциональное описание, представленное на языке программирования высочайшего уровня, конвертировать в топологические чертежи. Кремниевые компиляторы употребляют в качестве базисных постоянные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат матричные структуры, отлично адаптированные к технологии СБИС. Огромное распространение получили программируемые логические матрицы (ПЛМ) и их разные модификации. Они нацелены на матричную реализацию двухуровневых (И, Либо) логических структур, также для оптимизации их характеристик (площади, быстродействия) известны разные способы.

Заключительный шаг - реализацию в требуемом базисе принято именовать технологическим отображением. Конкретно на Сверхбольшие интегральные схемы - реферат этом шаге можно оценить наивысшую задержку схемы - задержку повдоль критичного пути. Подразумевается, что в узлах схемы установлены базовые элементы.

Локальная оптимизация. Подмена одних базовых логических операторов другими осуществляется методом анализа локальной области схемы. Поиск фрагментов и правила их подмены другими может осуществляться при помощи экспериментальной системы. Так, к примеру, устроена система Сверхбольшие интегральные схемы - реферат LSS.

Оптимизация МВ на логическом уровне представляет более ординарную задачку. На этом шаге обычно минимизируется число операторов f = k1 V ... V kl - по существу число столбцов МВ. Минимизация числа строк происходит на шаге топологического проектирования.

Заключая данный раздел, можно сказать, что животрепещущей неувязкой является неувязка разработки способов Сверхбольшие интегральные схемы - реферат оптимизации многоуровневых структур с учетом следующей базисной топологической реализации. Неувязка осложняется тем, что необходимо выработать еще надлежащие аспекты оптимизации. Если для ПЛМ аспект минимальности числа термов адекватен трудности следующей топологической реализации, то для МВ и, в особенности для ТМ, обычной проблемой при минимизации площади является последующая - провести дополнительную связь Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, или установить дополнительный элемент. Возможно окажется так, что мощная связность схемы может быть неприемлемой из-за огромных издержек площади кристалла под соединения частей.

В обзоре представлены главные подходы к проектированию структур заказных цифровых СБИС на базе главных моделей матриц Вайнбергера и транзисторных матриц.

Модификация основной модели МВ, когда снимаются требования Сверхбольшие интегральные схемы - реферат подключения каждого столбца к полосы «земли»; реализация каждой переменной исключительно в одной стоке матрицы; невозможности дублирования линий «земли» и нагрузки; приводит к новым формальным постановкам задач оптимизации характеристик МВ, хотя и для основной модели не все трудности решены - открыта, к примеру, неувязка синтеза МВ с данным быстродействием Сверхбольшие интегральные схемы - реферат.

Таким макаром, важными неуввязками, решаемыми в текущее время для МВ и ТМ, являются задачи разработки формальных способов синтеза, которые позволяли бы гибко улучшить такие свойства, как площадь, быстродействие, габариты, электронные характеристики схем. Данные препядствия в текущее время животрепещущи не только лишь для МВ и ТМ - подобные препядствия находятся в центре Сверхбольшие интегральные схемы - реферат внимания разработчиков САПР заказных цифровых СБИС и применительно к другим базисным структурам.

Матричные микропроцессоры лучшим образом нацелены на реализацию алгоритмов обработки упорядоченных (имеющих регулярную структуру) массивов входных данных. Они появились посреди 70-ых годов в виде устройств с фиксированной программкой, которые были бы подключены к универсальным ЭВМ; но к истинному Сверхбольшие интегральные схемы - реферат времени в их программировании достигнута высочайшая степень гибкости. Часто матричные микропроцессоры употребляются в качестве вспомогательных микропроцессоров, подключаемых к главной универсальной ЭВМ. В большинстве матричных микропроцессоров осуществляется обработка 32 разрядных циклов с плавающей запятой со скоростью от 5000000 до 50000000 флопс. Обычно, они снабжены быстродействующими портами данных, что дает возможность для конкретного Сверхбольшие интегральные схемы - реферат ввода данных без вмешательства головного микропроцессора. Спектр вариантов построения матричных микропроцессоров лежит от одноплатных блоков, которые вставляются в имеющиеся ЭВМ до устройств, конструктивно оформленных в виде нескольких стоек, которые по существу представляют собой конвейерные суперЭВМ.

Обычными видами внедрения матричных микропроцессоров является обработка сейсмической и акустической инфы, определение речи; для этих Сверхбольшие интегральные схемы - реферат видов обработки свойственны такие операции, как резвое преобразование Фурье, цифровая фильтрация и деяния над матрицами. Для построения относительно маленьких более эконом в работе матричных микропроцессоров употребляются разрядно-модульные секции АПУ в купе с векторным микропроцессором, реализованным на базе биполярного СБИС-процессора с плавающей запятой.

Возможно, в дальнейшем матричные микропроцессоры будут представлять Сверхбольшие интегральные схемы - реферат собой матрицы микропроцессоров, служащие для роста производительности микропроцессоров сверх пределов, установленных шинной архитектурой.

Основным строительным различием меж классическими ЭВМ, созданными для обработки научной и коммерческой инфы, будет то, что последние (мини-, супермини -, универсальные и мега универсальные ЭВМ) имеют приемущественно скалярную архитектуру, а машины для научных расчетов (супер-, мини супер Сверхбольшие интегральные схемы - реферат-ЭВМ и матричные микропроцессоры) - векторную. Скалярная ЭВМ имеет классическую фон-неймановскую, другими словами SISD-организацию, для которой типично наличие одной шины данных и последовательное выполнение обработки одиночных частей данных. Векторная машина имеет в собственном составе раздельные векторные микропроцессоры либо сборочные потоки, и одна команда производится в Сверхбольшие интегральные схемы - реферат ней над несколькими элементами данных (векторами)

Векторные архитектуры - это в главном архитектуры типа SISD, но некие из их могут относиться к классу MIMD. Векторная обработка наращивает производительность процессорных частей, но не просит наличия полного параллелизма в процессе обработки задачки.

Для реализации обработки сигналов матрицы МЛМД могут быть реализованы в виде систолических либо Сверхбольшие интегральные схемы - реферат волновых матриц.

Систолическая матрица состоит из отдельных процессорных узлов, любой из которых соединен с примыкающим средством упорядоченной решетки. Большая часть процессорных частей располагает схожими наборами базисных операций, и задачка обработки сигнала распределяется в матричном микропроцессоре по конвейерному принципу. Микропроцессоры работают синхронно, используя общий задающий генератор тактовых сигналов, поступающий Сверхбольшие интегральные схемы - реферат на все элементы.

В волновой матрице происходит рассредотачивание функций меж процессорными элементами, как в систолической матрице, но в этом случае не имеет места общая синхронизация от задающего генератора. Управление каждым микропроцессором организуется локально в согласовании с поступлением нужных входных данных от соответственных примыкающих микропроцессоров. Результирующая обрабатывающая волна распространяется по матрице Сверхбольшие интегральные схемы - реферат по мере того, как обрабатываются входные данные, и потом результаты этой обработки передаются другим микропроцессорам в матрице.

МКМД (множественный поток команд, множественный поток данных.) Множественный поток команд подразумевает наличие нескольких процессорных узлов и, как следует, нескольких потоков данных. Примерами таковой архитектуры являются мультипроцессорные матрицы.

Транспьютер Inmos Т414 предназначен для Сверхбольшие интегральные схемы - реферат построения МКМД структур; для обмена информацией с примыкающими микропроцессорами в нем предусмотрены четыре быстродействующие поочередных канала связи. Имеется интегрированная память большой емкости, которая может быть подключена к интерфейсу шины памяти. Разрядность местной памяти каждого транспьютера увеличивает разрядность памяти системы; таким макаром, полная разрядность памяти пропорциональна количеству транспьютеров в системе Сверхбольшие интегральные схемы - реферат. Суммарная производительность также увеличивается прямо пропорционально числу входящих в систему транспьютеров.

В дополнение к параллельной обработке, реализуемой транспьютерами, предусмотрены особые команды для разделения процессорного времени меж одновременными микропроцессорами и обмена информацией меж микропроцессорами. Хотя программирование транспьютеров может производиться на обыденных языках высочайшего уровня, для увеличения эффективности Сверхбольшие интегральные схемы - реферат параллельной обработки был разработан особый язык Okkam.

Транзисторные матрицы (ТМ) являются одной из фаворитных структур для проектирования топологии макроэлементов заказных цифровых СБИС, выполняемых по КМОП - технологии, ТМ имеют регулярную матричную топологию, получение которой может быть автоматизировано, что завлекает к ним разработчиков кремниевых компиляторов. Известные способы проектирования ТМ нацелены на минимизацию площади Сверхбольшие интегральные схемы - реферат кристалла, занимаемую информационными транзисторами, и оставляет в стороне вопрос о минимизации площади, требуемой для разводки шин «земли» (Gnd) и «питания» (Vdd). В данной статье предлагается способ минимизации числа шин Gnd и Vdd в ТМ, после того, как ее площадь была минимизирована при помощи способов [4,5].

Структура ТМ.

В Сверхбольшие интегральные схемы - реферат лэйауте (англ. layout - детализированное геометрическое описание всех слоев кристалла) транзисторных матриц все p-транзисторы размещаются в верхней половине матрицы, а все n-транзисторы - в нижней. Транзисторные матрицы имеют регулярную структуру, которую составляют взаимопересекающиеся столбцы и строчки. В столбцах матрицы умеренно размещены полосы поликремния, образующие взаимосвязанные затворы транзисторов. По другим полюсам транзисторы Сверхбольшие интегральные схемы - реферат соединяются вместе секторами железных линий, которые располагаются в строчках матрицы. Время от времени, для того чтоб соединить сток и исток транзисторов, находящихся в разных строчках, вводят недлинные вертикальные диффузионные связи. В предстоящем ТМ будет представляться абстрактным лэйаутом.

Абстрактный лэйаут - схематический набросок грядущего кристалла, где прямоугольники обозначают транзисторы Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, вертикальные полосы - поликремневые столбцы, горизонтальные - полосы металла, штриховые - диффузионные связи, точки - места контактов, стрелки - места подключения транзисторов к линиям Gnd и Vdd. При переходе к послойной топологии стрелки должны быть изменены полосами в диффузионном слое, по которому осуществляются соединения меж строчками ТМ. Разумеется, что подведению вертикальных связей к линиям Gnd, Vdd Сверхбольшие интегральные схемы - реферат могут препятствовать транзисторы, расположенные в других строчках транзисторной матрицы, или расположенные в тех же столбцах диффузионные связи меж строчками (горизонтальные полосы металла не являются препятствием). Вследствие этого приходится располагать несколько линий Gnd в n-части ТМ и несколько линий Vdd в p-части ТМ. Появляется задачка минимизации числа Сверхбольшие интегральные схемы - реферат этих линий. Будем рассматривать ее только для n-части ТМ, задачка минимизации числа линий Vdd для p-части ТМ решается аналогичным образом.

Пример абстрактного лэйаута для КМОП-схемы рис. 1.а показан на рис. 1.б.

рис 1.

Пусть транзисторная матрица размером n на m задана абстрактным лэйаутом. Представим последний троичной матрицей Сверхбольшие интегральные схемы - реферат S размером n на 2m, поставим ее строчки в соответствие строчкам ТМ, а пары примыкающих столбцов - столбцам ТМ. Таким макаром, каждый элемент матрицы S представляет некую позицию лэйаута и получает значение 1, если там стоит стрелка, значение 0 - если там не показан ни транзистор, ни диффузионная связь, и значение * - в других случаях. Просто Сверхбольшие интегральные схемы - реферат созидать, что значение * свидетельствует о невозможности проведения через данную точку диффузионной связи от стока некого транзистора к полосы Gnd.

К примеру, для абстрактного лэйаута ТМ (рис. 1.б.) матрица S имеет вид:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

S1 * 1 0 0 * * * * 0 0 0 0 * *

S2 1 * 1 * * * 0 0 1 * 0 0 0 *

S = S3 1 * * 1 0 0 0 0 0 0 0 0 * 1

S4 0 0 0 0 1 * 0 0 0 0 0 0 * *

S5 1 * * * 0 0 * 1 0 0 0 0 0 *

6. Автоматическое ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБИС НА Базисных МАТРИЧНЫХ КРИСТАЛЛАХ, СТАНДАРТНЫЕ И ПОЛУЗАКАЗНЫЕ ИС, Базисные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат КРИСТАЛЛЫ И ТИПОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Соответствующей тенденцией развития элементной базы современной электронно-вычислительной аппаратуры является резвый рост степени интеграции. В этих критериях животрепещущей становится неувязка ускорения темпов разработки узлов аппаратуры, представляющих из себя БИС и СБИС. При решении данной трудности принципиально учесть существование 2-ух разных классов интегральных схем: стандартных Сверхбольшие интегральные схемы - реферат (либо крупносерийных) и заказных. К первым относятся схемы, объем производства которых добивается миллионов штук в год. Потому относительно огромные издержки на их проектирование и конструирование оправдываются. Этот класс схем включает процессоры, различного вида полупроводниковые устройства памяти (ПЗУ, ОЗУ и т.д.), серии стандартных микросхем и др. Схемы Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, принадлежащие ко второму классу, при объеме производства до нескольких 10-ов тыщ в год, выпускаются для ублажения нужд отдельных отраслей индустрии. Значимая часть цены таких схем определяется затратами на их проектирование.

Главным средством понижения цены проектирования и, главное, ускорения темпов разработки новых видов микроэлектронной аппаратуры являются системы автоматического проектирования (САПР Сверхбольшие интегральные схемы - реферат). В итоге совместных действий конструкторов, направленных на уменьшение сроков и понижение цены проектирования БИС и СБИС, появились так именуемые полузаказные интегральные микросхемы, в каких топология в значимой степени определяется унифицированной конструкцией кристалла. 1-ые схемы, которые можно отнести к данному классу, появились в 60‑х годах. Они изготавливались на унифицированном кристалле Сверхбольшие интегральные схемы - реферат с фиксированным расположением многофункциональных частей. При всем этом проектирование заключалось в предназначении многофункциональных частей схемы на места расположения соответственных многофункциональных частей кристалла и проведении соединений. Таковой кристалл получил заглавие базисного, так как все фотошаблоны (исключая слои коммутации) для его производства являются неизменными и не зависят от реализуемой схемы. Эти кристаллы, но Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, отыскали ограниченное применение из-за неэффективного использования площади кристалла, вызванного фиксированным положением многофункциональных частей на кристалле.

Для частичной унификации топологии интегральных микросхем (ИС) использовалось также проектирование схем на базе набора типовых ячеек. В этом случае унификация состояла в разработке топологии набора многофункциональных (типовых ячеек, имеющих стандартизованные характеристики Сверхбольшие интегральные схемы - реферат (а именно, различные размеры по вертикали). Процесс проектирования при всем этом заключался в размещении в виде горизонтальных линеек типовых ячеек, соответственных многофункциональным элементам схемы, в размещении линеек на кристалле и реализации связей, соединяющих элементы, в промежутках меж линейками. Ширина таких промежутков, именуемых каналами, определяется в процессе трассировки. Отметим, что хотя Сверхбольшие интегральные схемы - реферат в этом случае имеет место унификация топологии, кристалл не является базисным, так как вид всех фотошаблонов определяется в процессе проектирования.

Современные полузаказные схемы реализуются на базисном матричном кристалле (БМК), содержащем не соединенные меж собой простые элементы (к примеру, транзисторы), а не многофункциональные элементы как в рассмотренном выше базисном кристалле. Обозначенные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат элементы размещаются на кристалле матричным методом (в узлах прямоугольной решетки). Потому такие схемы нередко именуют матричными БИС. Как и в схемах на типовых ячейках топология набора логических частей разрабатывается заблаговременно. Но в этом случае топология логического элемента создается на базе часто расположенных простых частей. Потому в процессе проектирования логическими Сверхбольшие интегральные схемы - реферат элемент может быть расположен в любом месте кристалла, а для сотворения всей схемы требуется сделать только фотошаблоны слоев коммутации. Главные плюсы БМК, заключающиеся в понижении цены и времени проектирования, обоснованы: применением БМК для проектирования и производства широкого класса БИС; уменьшением числа детализированных решений в процессе проектирования БИС; упрощением Сверхбольшие интегральные схемы - реферат контроля и внесения конфигураций в топологию; возможностью действенного использования автоматических способов конструирования, которая обоснована однородной структурой БМК.

Вместе с отмеченными плюсами БИС на БМК не владеют предельными для данного уровня технологии параметрами и, обычно, уступают как заказным, так и стандартным схемам. При всем этом следует различать технологические характеристики Сверхбольшие интегральные схемы - реферат интегральных микросхем и многофункциональных узлов (устройств), реализованных на этих микросхемах. Хотя технологические характеристики стандартных микросхем малой и средней степени интеграции более высоки, характеристики устройств, реализованных на их базе, оказываются относительно низкими.

6.1 Главные типы БМК

Базисный кристалл представляет собой многослойную прямоугольную пластинку фиксированных размеров, на которой выделяют периферийную и внутреннюю области (рис. 1). В Сверхбольшие интегральные схемы - реферат периферийной области размещаются наружные контактные площадки (ВКП) для воплощения наружного подсоединения и периферийные ячейки для реализации буферных схем (рис. 2). Любая наружняя ячейка связана с одной ВКП и включает диодно-транзисторную структуру, позволяющую воплотить разные буферные схемы за счет соответственного соединения частей этой структуры. В общем случае Сверхбольшие интегральные схемы - реферат в периферийной области могут находиться ячейки разных типов. При этом периферийные ячейки могут размещаться на БМК в разных ориентациях (приобретенных поворотом на угол, кратный 90', и зеркальным отражением). Под базисной ориентацией ячейки понимают положение ячейки, расположенной на нижней стороне кристалла.

├──┐
┌──────────────┐ ├┐ │
│ Периферийная │ ├┘ │
│ ┌────────┐ │ ├──┤ ВО
│ │Внутрен.│ │ ├┐ │
│ │область │ │ ├┘ │
│ └────────┘ │ ├──┼─────┬─────┬─────┬───
│ область │ ПО├─┐│ ┌─┐ │ ┌─┐ │ ┌─┐ │
└──────────────┘ └─┴┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴────

ПЯ ВКП

рис. 1 рис 2.

Во внутренней Сверхбольшие интегральные схемы - реферат области кристалла матричным методом размещаются макроячейки для реализации частей проектируемых схем (рис. 3). Промежутки меж макроячейками употребляются для электронных соединений. При матричном расположении макроячеек область для трассировки естественным образом разбивается на горизонтальные и вертикальные каналы. В свою очередь в границах макроячейки матричным методом размещаются внутренние ячейки для реализации логических частей. Разные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат методы расположения внутренних ячеек и макроячейках показаны на рис. 4. При этом вместе с размещением ячеек “встык” применяется размещение с зазорами, в каких могут проводиться трассы электронных соединений.


│ ┌─────── ┌─┬─┐ ┌─┬─┬─┬─┬─┬
│ └──────── a)├─┼─┤ c)├─┼─┼─┼─┼─┼─
│ ┌─────────┐ ┌─── └─┴─┘ └─┴─┴─┴─┴─┴─┴
│ └─────────┘ └─── ┌─┬─┬─┬─┬─┬ ┌─┬┬─┬┬─┬┬─┬┬─┬┬
│ ┌─────────┐ ┌──── b)└─┴─┴─┴─┴─┴─ d)└─┴┴─┴┴─┴┴─┴┴─
│ └─────────┘ └────
└─────────────────── Примеры структур макроячеек.

Структура ВО

рис. 3 рис. 4

Особенностью ячейки является особое размещение выводов, согласованное со структурой макроячейки. А конкретно, ячейки располагаются Сверхбольшие интегральные схемы - реферат таким макаром, чтоб выводы ячеек оказались на периферии макроячейки. Так, в одной из макроячеек выводы каждой ячейки дублируются на верхней и нижней ее сторонах. При всем этом имеется возможность подключения к хоть какому выводу с 2-ух сторон ячейки, что делает подходящие условия для трассировки. Последнее в особенности принципиально при Сверхбольшие интегральные схемы - реферат проектировании СБИС.

В другой макроячейке выводы ячейки размещаются лишь на одной стороне, т. е. выводы ячеек верхнего ряда находятся на верхней стороне макроячейки, а нижнего на нижней. Применение таких макроячеек позволяет уменьшить требуемую площадь кристалла, но приводит к ухудшению критерий для трассировки. Потому данный тип макроячеек употребляется только Сверхбольшие интегральные схемы - реферат при степени интеграции, не превосходящей 100 -200 вентилей на кристалл. Отметим, что в неких типах БМК, не считая однотипных макроячеек, во внутренней области могут находиться спец макроячейки, реализующие многофункциональные типовые узлы (к примеру, запоминающее устройство).

Кроме ячеек, являющихся заготовками для реализации частей, на БМК могут находиться фиксированные части соединений. К Сверхбольшие интегральные схемы - реферат ним относятся шины питания, земли, синхронизации и заготовки для реализации частей сигнальных соединений. К примеру, для макроячеек (b) шины питания и земли проводятся повдоль верхней и нижней сторон соответственно. Для макроячеек (a,d) шины проводятся повдоль полосы, разделяющей верхний и нижний ряды ячеек, что приводит к уменьшению утрат площади кристалла Сверхбольшие интегральные схемы - реферат. Для реализации сигнальных соединений на БМК получили распространение два вида заготовок: фиксированное размещение однонаправленных (горизонтальных либо вертикальных) участков трасс в полном слое; фиксированное размещение участков трасс в одном слое и контрактных окон, обеспечивающих выход фиксированных трасс во 2-ой слой.

В первом случае для реализации коммутации проектируемой схемы не Сверхбольшие интегральные схемы - реферат требуется разработка фотошаблона фиксированного слоя, т. е. число разрабатываемых фотошаблонов миниатюризируется на единицу. Во 2-м случае число разрабатываемых фотошаблонов миниатюризируется на два (не требуется также фотошаблон контактных окон). Отметим, что в текущее время получили распространение разные виды формы и расположения фиксированных трасс и контактных окон. Необходимость использования того либо Сверхбольшие интегральные схемы - реферат другого вида определяется типом макроячеек, степенью интеграции кристалла и объемом производства.

При реализации соединений на БМК нередко появляется необходимость проведения трассы через область, занятую макроячейкой. Такую трассу будем именовать транзитной. Для обеспечения таковой способности допускается: проведение соединения через область, занятую ячейкой, проведение через зазоры меж ячейками. 1-ый метод может Сверхбольшие интегральные схемы - реферат применяться, если в ячейке не реализуется элемент, либо реализация элемента допускает внедрение фиксированных трасс и неподключенных выводов для проведения транзитной трассы.

Таким макаром, в текущее время создано огромное обилие типов БМК, которые имеют разные характеристики. При проектировании микросхем на БМК нужно учесть конструктивно-технологические свойства кристалла. К ним относятся геометрические Сверхбольшие интегральные схемы - реферат характеристики кристалла, форма и размещение макроячеек на кристалле и ячеек снутри макроячеек, размещение шин и метод коммутации сигнальных соединений.

Итак, необходимо подчеркнуть, что задачка определения структуры БМК является довольно сложной, и в текущее время она решается конструктором в большей степени с внедрением средств автоматизации.

6.2 Реализация логических частей на Сверхбольшие интегральные схемы - реферат БМК

Выше было показано, что БМК представляет собой заготовку, на которой спецефическим образом расположены электрические приборы (транзисторы и др.). Как следует, проектирование микросхемы можно было бы вести и на приборном уровне. Но этот метод не находит распространения на практике по последующим причинам. Во-1-х, появляется задачка большой размерности Сверхбольшие интегральные схемы - реферат. Во-2-х, беря во внимание повторяемость структуры частей кристалла и логической схемы, приходится неоднократно решать однотипные задачки. Потому применение БМК подразумевает внедрение библиотеки типовых логических частей, которая разрабатывается сразу с конструкцией БМК. Тут проектирование матричных БИС подобно проектированию печатных плат на базе типовых серий микросхем.

Таким макаром, при применении БМК проектируемая Сверхбольшие интегральные схемы - реферат схема описывается на уровне логических частей, а каждый элемент содержится в библиотеке. Эта библиотека формируется заблаговременно. Она должна владеть многофункциональной полнотой для реализации широкого диапазона схем. Обычно подобные библиотеки содержат последующие элементы: И‑НЕ, ИЛИ-НЕ, триггер, входные, выходные усилители и др. Для реализации элемента употребляется одна Сверхбольшие интегральные схемы - реферат либо несколько ячеек кристалла, т. е. размеры элемента всегда кратны размерам ячейки. Топология элемента разрабатывается на базе конструкции ячейки и представляет собой совокупа трасс, которые вместе с имеющимися на кристалле неизменными частями реализуют требуемую функцию. Конкретно описание обозначенных соединений и хранится в библиотеке.

Зависимо от того, на каких ячейках реализуются Сверхбольшие интегральные схемы - реферат элементы, можно выделить наружные (согласующие усилители, буферные схемы и др.) и внутренние, либо просто логические элементы. Если наружные элементы имеют форму прямоугольников независимо от типа кристалла, то для логических частей существует огромное обилие форм, которое определяется типом макроячеек. Так, для макроячейки,


╔════════” ╔════════” ╔═══╤════” ╔════════”
║ ║ ║ ║ ║███│ ║ ║████████║
╟────┐ ║ ╟────────╢ ║███└────╢ ║████████║
║████│ ║ ║████████║ ║████████║ ║████████║
╚════╧═══╝ ╚════════╝ ╚════════╝ ╚════════╝

рис. 5

показанной на рис. 4(a), вероятные формы частей приведены на Сверхбольшие интегральные схемы - реферат рис. 5.При всем этом следует подразумевать, что любая форма может быть реализована с поворотом относительно центра макроячейки на угол, кратный 90'. Для расширения способностей лучшего использования площади кристалла для каждого логического элемента разрабатываются варианты топологии, дозволяющие его воплотить в разных частях макроячейки. Так как структура макроячейки обладает симметрией Сверхбольшие интегральные схемы - реферат, то эти варианты топологии, обычно, могут быть получены из базисного вращением относительно осей симметрии.

При проектировании на уровне частей существенными данными являются форма логического элемента и размещение его выводов (цоколевка).

6.3 Системы автоматического проектирования матричных бис постановка задачки проектирования

Задачка конструирования матричных БИС состоит в переходе от данной логической схемы Сверхбольшие интегральные схемы - реферат к ее физической реализации на базе БМК. При всем этом начальные данные представляют собой описание логической схемы на уровне библиотечных логических частей, требования к его функционированию, описание конструкции БМК и библиотечных частей, также технологические ограничения. Требуется получить конструкторскую документацию для производства работоспособной матричной БИС. Принципиальной чертой хоть какой электрической аппаратуры является Сверхбольшие интегральные схемы - реферат плотность монтажа. При проектировании матричных БИС плотность монтажа определяется начальными данными. При всем этом вероятна ситуация, когда разыскиваемый вариант реализации не существует. Тогда выбирается одна из 2-ух альтернатив: или матричная БИС проектируется на БМК огромных размеров, или часть схемы переносится на другой кристалл, т. е. миниатюризируется объем проектируемой схемы Сверхбольшие интегральные схемы - реферат.

Главным требованием к проекту является 100%-ная реализация соединений схемы, а обычным аспектом, оценивающими проект, суммарная длина соединений. Конкретно этот показатель связан с такими эксплуатационными параметрами, как надежность, помехоустойчивость, быстродействие. В целом задачки конструирования матричных БИС и печатных плат родственны, что определяется заблаговременно данной формой частей и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат высочайшим уровнем унификации конструкций. Вкупе с тем имеют место последующие отличия:

-элементы матричных БИС имеют более сложную форму (не прямоугольную);

- наличие нескольких вариантов реализации 1-го и такого же типа элемента;

-позиции для размещения частей группируются в макроячейки;

-элементы могут содержать проходы для транзитных трасс;

-равномерное рассредотачивание наружных частей по всей периферии кристалла Сверхбольшие интегральные схемы - реферат;

-ячейка БМК, не занятая элементом, может употребляться для реализации соединений;

-число частей матричных БИС существенно превосходит значение соответственного параметра печатных плат.

Перечисленные отличия не позволяют конкретно использовать САПР печатных плат для проектирования матричных БИС. Потому в текущее время употребляются и разрабатываются новые САПР, созданные для проектирования Сверхбольшие интегральные схемы - реферат матричных БИС, также дорабатываются и модернизируются уже действующие САПР печатных плат для решения новых задач. Реализация последнего метода в особенности упрощается, когда в системе имеется набор программ для решения задач теории графов, возникающих при конструировании.

Так как трассировка соединений на БМК ведется с данным шагом на дискретном рабочем поле Сверхбольшие интегральные схемы - реферат (ДРП), то нужно, чтоб выводы частей попадали в клеточки ДРП. Но наружные выводы макроячеек могут размещаться с шагом, не кратным шагу ДРП. В данном случае употребляется обычной прием введения фиктивных контактных площадок, связанных с внутренними частями ячейки. Если трасса к макроячейке не подходит, то область фиктивной площадки остается свободной.

При Сверхбольшие интегральные схемы - реферат разработке САПР БИС на БМК нужно учесть требования к системам, диктуемые специфичностью решаемой задачки. К ним относятся:

1.Реализация сквозного цикла проектирования от схемы до комплектов машинных документов на изготовка, контроль эксплуатацию матричных БИС.

2.Наличие архива данных о разработках, хранимого на длительных машинных носителях инфы.

3.Обширное применение интерактивных режимов на всех Сверхбольшие интегральные схемы - реферат шагах проектирования.

4.Обеспечение работы САПР в режиме коллективного использования. Беря во внимание огромную размерность задачки проектирования, большая часть имеющихся САПР матричных БИС реализовано на высокопроизводительных ЭВМ. Но в ближайшее время больше забугорных компаний применяет и мини-ЭВМ.

6.4 Главные этапы проектирования

Процесс проектирования матричных БИС обычно делится на последующие укрупненные Сверхбольшие интегральные схемы - реферат этапы:

1.Моделирование функционирования объекта проектирования.

2.Разработка топологии.

3.Контроль результатов проектирования и доработка.

4.Выпуск конструкторской документации.

Разглядим каждый шаг в отдельности. Так как матричная БИС является не настраиваемым и неремонтоспособным объектом, то нужно еще на шаге проектирования обеспечить его правильное функционирование. Достижение этой цели может быть 2-мя методами: созданием макета Сверхбольшие интегральные схемы - реферат матричных БИС на базе дискретных частей и его испытанием и математическим моделированием. 1-ый метод связан с большенными временными и стоимостными затратами. Потому макет употребляется тогда, когда он специально не разрабатывается, а уже существует (к примеру, при переходе от реализации устройств на интегральных схемах к матричным БИС). 2-ой метод Сверхбольшие интегральные схемы - реферат просит сотворения действенной системы моделирования схем огромного размера, потому что при моделировании нужно учесть схемное окружение матричных БИС, которое по числу частей во много раз больше самой схемы.

Шаг разработки топологии связан с решением последующих задач: размещение частей на БМК, трассировка соединений, корректировка топологии. Время от времени в качестве подготовительного шага Сверхбольшие интегральные схемы - реферат размещения решается особая задачка сборки (рассредотачивания частей по макроячейкам). В данном случае вероятны разные способы решения задачки размещения. 1-ый способ заключается в том, чтоб после сборки располагать группы частей, соответственных макроячейкам, а потом располагать элементы снутри каждой макроячейки. При всем этом аспект оптимальности сборки включает составляющие, определяемые плотностью наполнения Сверхбольшие интегральные схемы - реферат макроячеек и связностью частей макроячейки. Плюсами этого способа являются сокращение размерности задачки размещения и сведение начальной задачки к обычным задачкам сборки и размещения. Возможность внедрения обычных способов сборки предопределяется тем, что условие существования реализации группы частей в макроячейке для получивших распространение БМК просто выражается через суммарную площадь Сверхбольшие интегральные схемы - реферат частей и отношение сопоставимости пар частей. Отметим, что, потому что размещение частей снутри макроячеек значительно оказывает влияние на условия трассировки соединений меж макроячейками, рассмотренный способ решения задачки размещения для неких типов БМК может давать сравнимо низкие результаты.

Другой способ размещения состоит в рассредотачивании частей по макроячейкам с учетом координат макроячеек. В Сверхбольшие интегральные схемы - реферат данном случае в процессе сборки определяются координаты частей с точностью до размеров макроячеек и возникает возможность учета положения транзитных трасс. Для матричных схем маленькой степени интеграции (до 1000 частей на кристалле) используются модификации обычных алгоритмов размещения и трассировки. Для СБИС на БМК нужна разработка особых способов.

Задачка корректировки топологии появляется Сверхбольшие интегральные схемы - реферат в связи с тем, что имеющиеся методы размещения и трассировки могут не отыскать полную реализацию объекта проектирования на БМК. Вероятна ситуация, когда метод не находит размещение всех частей на кристалле, хотя суммарная площадь частей меньше площади ячеек на кристалле. Это положение может быть обосновано как сложностью формы частей, так и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат необходимостью выделения ячеек для реализации транзитных трасс. Задачка определения малого числа макроячеек для размещения частей сложной формы представляет собой известную задачку покрытия.

Возможность отсутствия полной трассировки обоснована эвристическим нравом используемых алгоритмов. Не считая того, в отличие от печатных плат подвесные проводники в матричных БИС запрещены. Потому Сверхбольшие интегральные схемы - реферат САПР матричных БИС непременно включает средства корректировки топологии. При всем этом в процессе корректировки производятся последующие операции: выделение полосы соединяемых фрагментов; изменение положения частей и трасс с контролем вносимых конфигураций; автоматическая трассировки обозначенных соединений; контроль соответствия результатов трассировки начальной схеме. Уже на данный момент животрепещущей является задачка перепроектирования хоть Сверхбольшие интегральные схемы - реферат какого куска топологии. Для матричных БИС таким куском может быть канал для трассировки, либо макроячейка, в какой варьируется размещение частей и др. Решение последней задачки, кроме реализации функций проектирования с данными граничными критериями (определяемыми окружением куска), просит разработки аппарата формирования подсхемы, соответственной выделенному куску.

На шаге контроля проверяется адекватность приобретенного проекта Сверхбольшие интегральные схемы - реферат начальным данным. С этой целью, сначала, контролируется соответствие топологии начальной принципной (логической) схеме. Необходимость данного вида контроля обоснована корректировкой топологии, выполненной разработчиком, так как этот процесс может сопровождаться внесением ошибок. В текущее время известны два метода решения рассматриваемой задачки. 1-ый сводится к восстановлению схемы по топологии и предстоящему сопоставлению ее Сверхбольшие интегральные схемы - реферат с начальной. Эта задачка близка к проверке изоморфизма графов. Но на практике для ее решения может быть получен приемлемый по трудозатратности метод ввиду существования фиксированного соответствия меж некими элементами сравниваемых объектов. Дополнительная сложность данной задачки связана с тем, что в процессе проектирования происходит рассредотачивание инвариантных объектов (к Сверхбольшие интегральные схемы - реферат примеру, логически эквивалентных выводов частей), потому для логически тождественных схем могут не существовать однообразные описания и, как следует, требуются особые модели, отображающие инвариантные элементы. В общем случае универсальные модели для представления инвариантных частей не известны, что и явилось одной из обстоятельств развития второго метода, согласно которому проводится повторное логическое моделирование восстановленной Сверхбольшие интегральные схемы - реферат схемы.

Функционирование спроектированной схемы мотает отличаться от требуемого не только лишь из-за ошибок, внесенных конструктором, да и в итоге образования паразитных частей. Потому для более полной оценки работоспособности матричных БИС при восстановлении схемы по топологии лучше вычислять значения характеристик паразитных емкостей и сопротивлений и учесть их при моделировании Сверхбольшие интегральные схемы - реферат на логическом и схемотехническом уровнях.

Есть предпосылки, по которым перечисленные способы контроля не позволяют гарантировать работоспособность матричных БИС. К ним относятся, к примеру, несовершенства моделей и способов моделирования. Потому контроль при помощи моделирования дополняется контролем опытнейшего эталона. Для этого на шаге проектирования при помощи особых программ осуществляется генерация Сверхбольшие интегральные схемы - реферат тестов для проверки готовых БИС. Отметим, что при проектировании матричных БИС проведение трудозатратного геометрического контроля не требуется, потому что трассировка ведется на ДРП, а топология частей контролируется при их разработке.

Заключительным шагом проектирования матричных БИС является выпуск конструкторской документации, которая содержит информацию (на соответственных носителях) для управления технологическими станками Сверхбольшие интегральные схемы - реферат-автоматами и сопроводительные чертежи и таблицы, состав и содержание которых регламентируются ГОСТами, а оформление, требованиями ЕСКД. Для автоматического выпуска графической и текстовой документации обычно разрабатывается входной язык, который позволяет: компактно и наглядно обрисовывать отдельные куски документа; располагать отдельные куски на площади документа;

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка сверхбольших интегральных схем определяет прогресс Сверхбольшие интегральные схемы - реферат в передовых областях науки и техники и является основой для развития сверхтехнологичных отраслей российскей индустрии. Она имеет широкий диапазон применений: от бытовой аппаратуры до специализированных устройств оборонной техники. Мировой рынок интегральных схем фактически неистощим, что позволит создавать высокорентабельные направленные на экспорт производства

В текущее время основная часть производимых интегральных схем Сверхбольшие интегральные схемы - реферат в мире соответствует наименьшим рабочим размерам частей 0,8-1,0 мкм. Ведущие забугорные компании США, Стране восходящего солнца и Южной Кореи имеют фабрики, выпускающие высокопроизводительные процессоры и ультра огромные схемы памяти с наименьшими размерами 0,5 мкм.
В Казахстане имеются пилотные полосы для производства кремниевых интегральных схем с наименьшими размерами рабочих частей 0,8-1 мкм. В Сверхбольшие интегральные схемы - реферат последнее время будет завершено создание производства схем с размерами частей на уровне 0,5 мкм. Освоение этих линий позволит Казахстану стопроцентно обеспечить внутреннюю потребность кремниевыми схемами российского производства сложностью до сотен тыщ транзисторов на кристалле и выйти на мировой рынок.
Создание научно-технического задела в области многообещающих технологий и устройств микро и Сверхбольшие интегральные схемы - реферат наноэлектроника дает возможность модернизировать создание и расширить объем экспорта российских электрических компонент.

Перечень Применяемой ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пупышев Алексей Владимирович (проект ''Работай головой'')

2. Фонарев А.А. (''Автоматическое проектирование СБИС на базисных матричных кристаллах'' Масква 1995 г.)

3. Веб (Статьи конторы ‘Altera’, Министерство науки, индустрии и технологий РФ)

4. Ершова Н.Ю., Иващенков О.Н Сверхбольшие интегральные схемы - реферат., Курсков С.Ю. (''Процессоры'') Санкт Петербург 2002 г.



svedeniya-ob-uchreditelyah-uchastnikah-yuridicheskogo-lica-fizicheskih-licah.html
svedeniya-ob-upravlyayushej-organi3acii.html
svedeniya-ob-uspevaemosti.html