1.2. Некоторые сведения о цифровых интегральных схемах

Цифровые интегральные схемы (ЦИС) – это электронные устройства, предназначенные для обработки информации, представленной в виде двоичных чисел. Серии ЦИС (с учетом быстродействия, потребляемой мощности, функциональных возможностей серии) используются для построения узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры и сложных микропроцессорных систем. В настоящее время перспективными являются так называемые полузаказные микросхемы высокой степени интеграции, т.е. большие интегральные схемы (БИС), на кристалле которых в соответствии с определенными правилами расположены нескоммутированные активные и пассивные компоненты [8, 9].

На практике наиболее часто применяются следующие серии ЦИС: стандартные ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) серии К133, К155, КМ155; маломощные с диодами Шоттки К555, КМ555, КР1533; быстродействующие с диодами Шоттки (ТТЛШ) К531, КР1531; быстродействующие с эмиттерной связью (ЭСЛ) серии 100, 500, К1500. Указанные ИС выполняются по биполярной технологии.

Для получения наиболее высокой степени интеграции используется МОП технология, основой которой являются полевые транзисторы (металл-окисел-полупроводник). Микросхемы КМОП (комплементарные пары металл-окисел-полупроводник) технологии имеют минимальное энергопотребление [10, 11, 12].

1.3. Краткие сведения о системах счисления

Некоторые особенности представления чисел в различных системах счисления рассмотрены ниже.

Вспомним, что системой счисления называется система изобра­жения чисел с помощью ограниченного набора символов. Обычно их представляют в виде последовательности цифр.

В цифровой технике используются позиционные системы счисле­ния. Система счисления называется позиционной, если значение одной и той же цифры определяется ее позицией в изображении числа по некоторому закону. В соответствии с тем, что цифровые элементы, как уже было сказано выше, могут находиться в одном из строго заданных устойчивых состояний, в цифровой технике наибольшее распространение получила двоичная система счисления (формула 1.1).

. (1.1)

Таблица 1.1

Представление чисел в различных системах счисления

Дес.	двоичн.	восьмеричн.	шестн.
2 8 10 16 50 100 1000 5000	10 1000 1010 10000 110010 1100100 1111101000 1001110001000	2 10 12 20 62 144 1750 11610	2 8 А 10 32 64 3В8 1388

В табл. 1.1 приведено представление некоторых чисел в различных системах счисления.

Как видно из таблицы, двоичное изображение числа требует большего количества разрядов, чем, например, его десятичное пред­ставление. Но, тем не менее, наибольшее распространение в цифровой технике получила двоичная система счисления. Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, простота двоичной арифметики. Вторым и наиболее важным достоинством двоичной системы является возможность использования для представления двоичного числа любого простого элемента, имеющего два устойчивых и четко разграниченных состояния: 0 и 1. Любое число Х в этой системе строится по правилу:

, (1.2)

где Х_i принимает значения либо 0 либо 1, например:

110010110₂=1*2⁵+2*2⁴+0*2³+0*2²+1*2¹+1*2⁰+0*2^-1+1*2^-2+1*2^-3= =51,1925₁₀

В шестнадцатеричной системе счисления введены специальные обозначения для цифр больше девяти: десять – А; одиннадцать – В; двенадцать – С; тринадцать – D; четырнадцать – Е, пятнадцать – F. Например: