57.Микропроцессор. Микропроцессорлы жүйе туралы түсіндіріңіз
Микропроцессорлар сандық ақпаратты өңдеуге және осы өңдеуді түзету процессіне арналған,бір немесе бірнеше интегралды схемаларды интеграцияның жоғары дәрежесінде орындайтын программалық-түзеткіш құрылғылар болып табылады.Қызметтік басымдылығының маңыздылығы бойынша процессорлар әмбебап және мамандандырылған болып бөлінеді.Ә м б е б а п процессорлар түрлендіруші және түзетуші жүйедегі үлкен көлемді есептерді шешуде қолданылады және кез-келген микроЭВМ нің орталық бөлігі болып табылады.М а м а н д а н д ы р ы л ғ а н процессорлар бір ғана нақты есепті шешуге арналған,бірақ бұл есепті олар әмбебеп процеессорларға қарағанда,әлдеқайда тезірек орындайды.Мамандандырылған микропроцессорлар мен микропроцессорлық жүйелерді негізінен микроконтроллерлер деп атайды.
.Микропроцессорлық жүйенің оңайлатылған құрылымдық схемасы 5.1-суретте көрсетілген.Орталық процессорда барлық бағдарламалық әрекеттердің орындалуы, сәйкесінше қажетті алгоритмдік құрылғының жұмысын жүктейді.Орталық бағдарлама(ОБ) бағдарламаны құрушы жадты есептейді және команданы декодерлейді.Байқайтынымыз, 1- суретке деректерді енгізудің тұжырымында мүмкіндіктер жадтан сыртқы құрылымдарға және кейінгілеріне сандық құрылғылар (СҚ) арқылы өтеді.Бұл механизм жадқа тура рұқсат алу деп аталады.
1-сурет. Микропроцессорлық жүйенің құрылымдық схемасы
Микропроцессорлық жүйенің қарапайым жұмыс топтамасы үш этаптан тұрады:1.Процессор команда ретінде қарастыратын жадтың кодын алу. 2.Командаларды орындау. 3.Келесі командаға таңдау жасау.
Мұндай топтамалар микропроцессорлық жүйеде мазмұнына тәуелсіз шығарылатын есептерді орындайды..жүйе қабылдай алатын қарапайым әрекет ,уақыт бойынша тактылы генератордың бір периодын алады да микрооперация деп аталады.
Осындай такт бірақ элементтері әр түрлі болатын процесссор паралель бірнеше микрооперацияларды орындай алады.Бірдей уақытта орындалатын микропроцессорлардың құрамы микроком анда деп аталады.Микрокоманда орындайтын уақыт интервалы машиналық такт деп аталады.Тактылық интервалдың анықталған санын машиналық цикл бейнелейді.Машиналық циклдағы нақты такт саны орындалатын команданың кодын орындайды.Әрбір машиналық циклдың басында процессор синхронизацияның арнайы сигналын формалайды.
Командалардың циклы кодтың жадынан шығару үшін және оның орындалуы үшін уақыт интервалы деп аталады.Әдетте ол 1 ден 6 ға дейінгі машиналық циклдарды ұстайды.
Процессордың міндетті компоненті АЛУ болып табылады,басқару және синхронизация құралы (БСҚ)және регистр негізіндегі СОЗУ
Қиынырақ блоктың қабатын ұстап тұратын бағдарламалық-түзеткіш жүйелер периферийндік адаптер деп аталады.Егер қаражатарнайы ішкі жабдықтардың бағытына арналса оларды периферийндік контроллер деп атайды.
58.Өте жоғары жиілікті диапазонда интегралдық микросхемаларға сипаттама беріңіз
СВЧ интералды микросхемасы радиотолқындардың келесі диапазондарын алады: дециметрлік (0,3-3 ГГц); сантиметрлік (3-30 ГГц); миллиметрлік (30-300 ГГц).
СВЧ-сингналға қатысты міндеттелген функцияны орындайтын, электромагнитті байланыспен ортақ тізбекке біріккен элементтер бірлестігін СВЧ схемасы деп атаймыз. СВЧ-схемасы типтері: СВЧ-генераторлар, СВЧ-күшейткіштер, жиілікті түрлендіру, коммутурленген құрылғы, фаза ығыстырушы құрылғы және т.б. Егер СВЧ-схема өлшемі кеңістікте толқын ұзындығынан аз болса, онда мұндай схеманы микроминятюрлі СВЧ-схемасы деп аталады. Бұл схеманың элементтерін бір бірінен ажыратуға болады.
СВЧ-интералды микросхемасы (СВЧ-ИМС) өзара органикалық байланысқан элементтердің көмегімен іске асады, яғни онда эксплуатация, тексеру және өңдеу процессінде жеке элементтерді алмастыру мүмкін емес. СВЧ-ИМС-да элметтерді механикалық басқару және құру қолданылмайды, бұл мақсатта схемаға қосылған электронды элементтер жұмыс істейді.
СВЧ-ИМС төменгі жиілікті интегралды микросхемаға қарағанда шалаөткізгішті немесе гибридті бола алады. Шалөткізгішті ИМС үшін активті элементтер шалаөткізгішті подложка бетінде немесе көлемінде өседі, ал пассивті элементтер және контактілер активті элементтерге эпиксиалды қабат өшірілген облысқа металлдық қабат жағылады.
Гибридті СВЧ-ИМС активті элементті дискритті, алдын ала дайындалған шалаөткізгішті технология әдістерінің бірі ретінде қосады. Активті приборлар подложканың бетіндегідей көлемінде де орналасады.
Пассивті элементтер жұқа және қалың қабыршқтардың тұнуын орындайды, ал активті элементтер подложкаға нығайтылады және схеманың пассивті бөлігіне қосылады.
Гибридті СВЧ-ИМС екі негізгі типке бөлінеді: 1) таралған параметрлі; 2) Шоғырланған параметрлі.
СВЧ-ИМС-ның жеке элементтерін қарастырайық. Подложка гибридті СВЧ-ИМС-нің негі элемент болып тбылады және белгілі бір мәнде оның параметрін анықтайды. Подложкаға бір қатар талап көрсетіледі: жоғары диэлектриклық өткізгіштік (ε>=10); аздаған диэлетрикалық шығын (tgδ<1*10-4); жиіліктің кең диапазонында диэлектриктік өткізгіштіктің тұрақтылығы (108÷1010) Гц және температура (-80÷+2000С); минималды кеуектілік (0,5-1,0%); беттің жоғарғы тазалығы (12-13-й тазалық классы); жақсы жылу өткізгіштік.
Микрожолақты жіберу сызығы көбінесе таралған параметрлі СВЧ-ИМС-да қолданылады. Ең көп таралғаны симметриалы емес микрожолақты жіберу сызығы болып табылады ,Оның дайындалу өте қарапайым, габариті аз, сенімділігі жоғары және шығыны аз болады. Сызықтың габаритін келесі мысалға қарап талқылауға болады: Подложкадағы толқындық кедергісі 50 Ом микрожолақты сызық өткізгіштің кеңдігі b=0,6 мм, подложка үлкендеген кезде d= 0,635 мм.
Бұнда диэлектриктік подложкада орналасқан жолақтық өткізгіш жалғыз подложканың әр жағындағы әуе саңылауы кезінде екі экран жазықтығының арасында ілінеді. Кейде бұл сызықты « ілінген подложкалы» микрожолақты сызық деп атайды. Структура симметриялы және диэлектртің әуе қабаты біртіндеп подложкаға жүктелген болғандықтан, 20 ГГц жиілікке дейін СВЧ қуаттың деңгейі 100 Вт-қа дейін жетуі мүмкін.
Жоғары деңгейлі миниатюризация қажет болғанда шоғырланған параметрлі элементтер қолданылады. СВЧ-ИМС-дағы индуктивтілік, конденсатор және резисторларды қабыршықты технология әдісімен дайындайды. Бұл дегеніміз СВЧ-ИМС үшін керекті индуктивтілік, сыйымдылық және кедергі мәні үлкен емес.
Индуктивті жазық, домалақ немесе тікбұрыш спирал формасын дайындайды (Бұндай спиральдардың индутивтілігі орамдардың санына тәуелді түрде 100 ретті беріктікте бірнеше наногенридан 50 нГн-ға дейінгіаралықта өзгереді. Үшінші орамындағы жпиральдың резонанстық жиілігі 5 ГГц, ал бесінші ретті орамдағы резонанстық жиілік -2 ГГц.
59.Интегралдық микросхемалар сапасы және сенімділігі. Интегралдық микросхемаларды тексеру түрлері және категориясын түсіндіріңіз.Өнімнің сенімділігі түсінігінігі оның жасалу этаптарына тәуелді:Проектілеу этапында- техникалық документацияға (ТД) сәйкесінше;
Өндіріс этапы- техникалық докумнтацияға (ТД) сәйкесінше;
Қолдану этапы- тұтынушыны қанағаттандыруү
ИМС сапасының сандық бағасы кешенді көрсеткішпен Q эффиктивті болып келеді, формула бойынша шығарамыз
mi- әр топтың салмақ коэффициент,qi- сапаның топтық көрсеткіші.
Сандық ИМС үшін сапа көрсеткіші ретін мына коэффициент қолданылады:
Интеграция дәрежесі өскен кезде сапа коэффициентін өсіру үшін маңызды міндет ИМС алатын және сандық ИМС-нің элементарлы винтеліне келетін ауданды кішірейту. Бұл жағдайда жалпы коэффициентті қолданған абзал.
Белгілі дәрежедегі ИМС сапасы дайындау технологиясы мен анықталады. Технологиялық процесстерде қиындықтар көп болады. Сондықан, деффектер табу үшін және оларды аластату үшін жүйеге сапа бақылаушысы енгізіледі.
ИМС сапа бақылаушысының екі түрі бар:
1) Өндірістік бақылау;ИМС сапасының өндірістік бақылауы:Дайндалған структураның параметрлерін бақылау;Технологиялық режимді бақылау;- болып бөлінеді.
2) Дайын ИМС бақылау.Өндірістік бақылау типтік технологиялық процесстің құрамдық бөлігі болып табылады және екі құрамға бөлінеді: Ашық дифекті, диогноз қою сипаттамасы.
Диагноздаушы бақылау деп дефектердің табиғаты туралы ақпарат беретін бақылаушыны айтады.
Кіріс бақылау- операцияға түсетін материалдардың, жартылай өндірістерді және т.б. бақылау.
Операциялық бақылау – өткізілген операцияның сапасын іске асырады.
Қабылдағыш бақылау- ИМС дайындаудың белгілі бір этапы біткеннен кейінгі бұйымды бақылаушы.
Дайын ИМС бақылауы технологиялық процесстегі өлшеуші операцияның аяқтаушы бақылаушысы.
Бастартусыз жұмыс мүмкіндігінің тәжірибелі мағынасы Po n i( t и i ) уақыт сынақтарында t и i әрбір жеке іріктеме үшін есептеледі:
Po n i( t и i )=(ni -di)/ ni (7.13)
Бас тарту ашықтылығының орташа статистикалықмағынасы келесі формуламен анықталады:
λ ст=(1-P ст)/t, мен бірге P ст ≥ 0,9; (7.14)
λ ст= (−2.3lg P ст/t) мен бірге P ст<0,9; (7.15)
ИМС бас тартуының таралуы экспоненталыққа қарағанда неғұрлым қиын заңға бағынады.Практикада кең қолданысты ИМС сенімділігінің мінездемесін,сенімділік көрсеткішінің ұйғарымына лайықты орташа-логарифмдік және вейбуллдық таралулар табады.
Егер суммалық жұмыс көлемі tΣ ИМС белгілі болса,онда бастартудың қарқындылығы:
λ=d/ tΣ (7.16)
мұндағы d-алынған ИМС сынағының тоқтатылу саны.
Бұл жағдайда,сандық тоқтатылу нөлге тең болады да,тоқтау қарқындылығы:
λ=0.69/ tΣ (7.17)
ИМС ның жоғары сенімділігі және салыстырмалы оның бас тартуының шағын саны сенімділіктің ең анық ақпаратын алуды қиындатады.Сондықтан статистикалық әдіс негіздемелік анықтамада немесе тапсырылған қарқынды тоқтатуды растауда,көп жағдайда рационалды емес техникалық-экономикалық түсінікте ыңғайлы болады. Мысалы , егер тоқтатудың қарқындылығы үшін 10-5 ч-1 сенімділігі 0,95 атқарылған жұмыста 100элементтік таңдауда шамамен элементтік-сағат 5*105,сол тоқтатуды растауды қуаттау үшін 10-5 ч-1 болса осы жағдайлар 10 жылдан көбірек уақытты қажет етеді. ИМС сенімділігінің сарапшылығында берілген қиындықтар негізгі физикалық сенімділіктің мәселесі болады.Физика-статистикалық әдістің моделдік физикадағы бұл түрін пайдалану кибернетикалық және басқада әдістерді қысқа уақыт аралығында аз шығынмен алуға мүмкіндік береді.Бұл әдістің негізгі тапсырмасы физика-математикалық моделдің өзгеруі негізінде физика-химиялық материалдардың құрамы мен құрылысына, болып жатқан және уақыт өте келе орындалатын түрлі сыртқы әсерлерге,сонымен қатар осы ИМС ның жұмыс қабілеттілігіне негізделеді.
-ИМС сынағы озінің мақсатын мына жағдайларда айқындайды:
-Сапаның және сенімділіктің сандық көрсеткішінің анықтамасы;
-аталған облыстағы қолданыс мүмкіндігінің қағидасы;
-болашақта сапа гарантиясын және ИМС нің бас тарту мүмкіндігін алу;
ИМС сапасының бақылауы үшін яғни техника шарттары немесе басқа да техникалық документацияларда ИМС бағалануы үшін, келесі бақылау санаттары қолданылады:квалификационды,қабылдап-тапсырушы,периодты, типтік және бақылап-таңдаушы.Квалификационды ( К) сынақ талаптың және даярлықтың сарапшылығының толық көлеміне ИМС өндіріс шығарылымының тұңғыш рет осы мақсаттағы топтамасының ИМС сәйкестігінің ұйғарымын жасайды .Қабылдап-тапсырушы (ҚТ) сынақ сапа бақылауы үшін әрбір көрсетілген ИМС партиясының тапсырысымен жасалынған; сынақ нәтижесінде берілген ИМС партиясы қабылдап- жіберу мүмкіндіктерін жасауға шешім қабылдайды.Периодты (П) сынақ периодты мақсатпен (берілген мерзімде) ИМС сапасының бақылауы және ИМС өндірісінің технологиялық үдерісінің тұрақтылығының сараптамасы сапасының мерзімді тексерісін жасайды.Периодты сынақтың қанағаттандырылмаған нәтижесі өндірістің немесе ИМС конструкциясының кемшіліктерін нұсқайды, мұндай айқындылық бұрын болмаған.Типтік (Т) сынақ қажетті жағдайда конструкциялар өзгерісі,технологиялар,қолданбалы материалдар,жартылайфабрикаттар және компаненттер, және де ИМС ның қалыпты талаптарына стандартты өзгеріс енгізуін жасайды.Бұл нәтижелер бойынша қабылдануы мүмкін нәтижелер,бейнелік және эффективті өзгеріс енгізуінің құжаттамасы және конструкторлы-технологиялық документация және ИМС документтерінің өзгерісі жасалынады.Бақылап-таңдаушы(БТ) сынақ қажет болған жағдайда сериялы шығарушы ИМС ның қалыпты талабының толық көлеміне сәйкес ұйғарымы үшін қызмет етеді.Оны шығаруды ұйымдастырушылар бақылау сапасының мақсатын ,немесе сұраққа шешім шығарушы жаңа техника аумағында жұмыс істейді.Қарқындылыққа сынақ өз кезегінде анықтаушы және бақылаушы болып бөлінеді.Анықтаушы сынақта ИМС сенімділігі статистикалық жол анықтамасындағы бұрыстыққа, ал нақты болған сапалық көрсеткіш сенімділігі ИМС нің бір ғана түріне немесе сериясына арналған.Оларды кейіннен тағы да технология бойынша жасалынған ,жауапты түрдегі игеруші және модернизациялаушы ИМС жасайды.Бұл анықтаушы сынақ ИМС түріндегі таралудың заңдық тексеруін жүзеге асырады.Бақылаушы сынақ ИМС бақылау мақсатында сәйкесінше талап етуші сапалы көрсетілім стандартын жасайды.