Главная arrow Интегральные микросхемы arrow Применение микросхем
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Применение микросхем Печать
Хотя существует много различных специализированных микросхем для компьютеров, выполняемые ими функции можно объединить, создав полноценный компьютер на одном кристалле. Показанная здесь ИМС это последний вариант устройства TMS-1000, разработанного фирмой «Тексас инструментс» в 1971-1974 гг. В нем впервые были собраны воедино все основные компоненты настоящего компьютера. При высокой степени интеграции и низкой цене (в 1975 г. микросхема стоила 6 долл.) этот так называемый монокристальный компьютер открыл микроэлектронике двери в самые разнообразные устройства: автомобильные панели управления, домашние приспособления, телефоны и музыкальные проигрыватели.

Вариант схемы, изображенный здесь, предназначался для управления карманным калькулятором. Посмотрев на схему, мы видим, что все ее элементы, за исключением двух, обычно изготавливаются в виде отдельных ИМС. Постоянное запоминающее устройство (1), ПЗУ (память, из которой можно только считывать данные; ее содержимое сохраняется и при отключении питания), содержит 1024 бита раз и навсегда зафиксированной программы, выполняющей операции счета. Оперативное запоминающее устройство (2), ОЗУ (память с произвольной выборкой), имеет объем 256 битов и предназначено для записи промежуточных данных, необходимых в процессе вычисления. Дешифратор команд (3) разбивает инструкции, хранящиеся в ПЗУ, на шаги, которые выполняет арифметико-логическое устройство, АЛУ (4); при вычислениях, АЛУ вместе с дешифратором команд составляет центральное процессорное устройство, или микропроцессор. Схемы тактовых импульсов (5) соединяют микросхемы с внешним кристаллом кварца, колебания которого синхронизуют работу всех компонент компьютера. Блок ввода-вывода (6) осуществляет связь с внешними устройствами калькулятора - кнопками на панели и индикатором на жидких кристаллах.
Монокристальный микрокомпьютер в своих истинных размерах - 0,25 сантиметров квадратных. Верхнее пластмассовое покрытие слегка приподнято, чтобы показать сам кристалл и паутину металлических соединений, по которым проходят электрические сигналы. Эти соединения заканчиваются двумя рядами выводов (по 14 выводов в каждом), которые, словно ножки гусеницы, торчат из корпуса микросхемы; их вставляют в специальные гнезда на плате калькулятора, управляемого микропроцессором.
 
Обычно персональный компьютер состоит не менее чем из полудюжины различных интегральных микросхем. Они относятся к следующим основным типам.
 
Генератор тактовых импульсов следит за регулярностью импульсов, поступающих от кристалла кварца (возбуждаемого электрическим путем) и формирует на их основе тактовые импульсы различной частоты, синхронизующие выполнение миллионов различных операций.
 
Интерфейсные микросхемы переводят входные сигналы, возникающие, например, при нажатии на клавиши, на двоичный язык компьютерной электроники. Они также преобразуют выходные сигналы в данные, которые высвечиваются на экране в виде букв и цифр.
 
Микропроцессор, мозговой центр компьютера, работает под управлением программы, хранимой в микросхемах памяти. Выполняет все вычисления и принимает логические решения, необходимые в процессе обработки информации. Эти действия выполняются главным образом в арифметическом устройстве микропроцессора, но он содержит также схемы управления, регулирующие выполнение операций, и регистры, где временно хранятся данные, поступающие в микропроцессор и выходящие из него.
 
Микросхема ПЗУ (память только для считывания) содержит набор неизменных инструкций для микропроцессора. Поскольку эти инструкции «впаиваются», в микросхему в процессе изготовления, микропроцессор может лишь считывать их, но не в состоянии вносить в них какие-либо изменения.
 
Микросхемы ППЗУ (перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства) позволяют время от времени видоизменять первоначально записанные в ПЗУ инструкции. В одних ППЗУ старые данные стираются при воздействии ультрафиолетового излучения, в других при помощи электрических сигналов.
 
Микросхема ОЗУ (оперативная память) хранит данные лишь до тех пор, пока они нужны микропроцессору для каких либо операций. Эти данные можно не только считывать, но и заменять другими. При записи в ОЗУ новых данных старые автоматически стираются. При отключении питания информация в ОЗУ пропадает.