Современные электронные вычислительные машины, как цифровые, так и аналоговые, строят на основе некоторых типовых электронных схем, которые получили название элементов.
С развитием электронных вычислительных машин развивалась и элементная база: от ламповых схем в машинах первого поколения до интегральных полупроводниковых схем в современных машинах, которые относят к третьему поколению.
Данное учебное пособие написано в предположении, что студент уже знаком с курсами электроники, импульсной техники, логических и арифметических основ ЦВМ.
При написании учебного пособия авторы ставили перед собой следующие задачи: изложить материал по цифровым и по аналоговым вычислительным машинам; дать основы проектирования элементов вычислительных машин второго и третьего поколений; описать не только элементы процессоров, но и элементы запоминающих и внешних устройств; наконец, учитывая высокие темпы развития элементной базы ЭВМ, отразить перспективу дальнейшего их развития, полностью ориентированную на интегральную технологию производства.
Сложность решения этих задач определялась необходимостью изложения широкого круга вопросов при ограниченном объеме книги. При рассмотрении отдельных схем обращено внимание, прежде всего, на изложение материала по логическому содержанию и вопросам применения "" (использования) элементов. Приводимые при этом расчетные соотношения и аналитические модели элементов предназначены для пояснения и иллюстрации физической сущности элементов и условий их функционирования. Такой подход оправдан тем, что традиционные методы расчета, широко применяемые при проектировании элементной базы машин второго поколения, в настоящее время для интегральных элементов потеряли свое значение. Расчет интегральных схем имеет другое содержание и, как правило, становится областью действия инженеров-физиков — специалистов по физике твердого тела.
При написании книги авторы использовали свой опыт работы по преподаванию подобного курса на кафедре «Электронные
вычислительные машины» в Московском инженерно-физическом институте.
Первая часть книги, посвященная элементам цифровых вычислительных машин, написана доцентом, канд. техн. наук Б. И. Кальниным (введение и гл. I, II), доцентом, канд. техн. наук Ю. А. Поповым (гл. III, V, VIII и IX), профессором, д-ром техн. наук А. Г. Филипповым (гл. IV), доцентом, канд. техн. наук Ю. А. Чернышевым (часть гл. VI и гл. VII), доцентом, канд. техн. наук В. И. Зуевым (часть гл. VI) и доцентом, канд. техн. наук Л. А. Батановым (§ 5.8).
Вторая часть книги, посвященная элементам аналоговых вычислительных машин, написана доцентом, канд. техн. наук Л. С. Соловьевым (введение и гл. XII, XIII, XIV) и старшим преподавателем В. И. Каташкиным (гл. X и XI).
По мнению авторов и редактора, данное учебное пособие будет полезно не только студентам, обучающимся по специальности «Электронные вычислительные машины», но и аспирантам и специалистам, работающим в области вычислительной техники. Книга, несомненно, будет интересна и студентам некоторых смежных специальностей, например, студентам, обучающимся по специальности «Автоматизированные системы управления».
Авторы выражают признательность за полезные советы, которые были высказаны рецензентами проф., д-ром техн. наук Б. В. Анисимовым и проф., д-ром техн. наук Н. В. Трубниковым, а также сотрудниками кафедры «Вычислительная техника* МВТУ им. Н. Э. Баумана.
Авторы признательны также сотрудникам кафедры «Электронные вычислительные машины» МИФИ, которые под руководством Б. И. Кальнина выполнили большую работу по пол-готовке рукописи к печати.
Профессор, доктор технических наук Г. Н. Соловьев
ОГЛАВЛЕНИЕ
предисловие................
Часть первая ЭЛЕМЕНТЫ ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН
'Ведение ................ 5
лава I. Основные понятия. Параметры элементов цифровых вычислительных машин ......... 7
§ 1. 1. Определение элемента, системы элементов и их классификация ............. 7
§ 1. 2. Основные параметры элементов....... 12
'лава II. Импульсно-потенциальные системы элементов ... 17
§ 2. 1. Логические схемы И и ИЛИ......, 18
§ 2. 2. Инвертирующие элементы ........ 31
§ 2. 3. Статические триггеры ......... 36
§ 2. 4. Усилители-формирователи сигналов...... 41
Глава III. Потенциальные системы элементов ......45
§ 3. 1. Элементы транзисторной логики со связанными коллекторами ............47
§ 3. 2. Элементы транзисторной логики со связанными эмиттерами ............51
§ 3. 3. Интегральные схемы на униполярных транзисторах . 53 § 3. 4. Особенности построения триггеров на логических элементах потенциального типа .......56
§ 3. 5. Элементы потенциальной системы ......64
Глава IV. Синхронные системы элементов ....... 68
§ 4. 1. Особенности синхронных систем элементов .... 68
§ 4. 2. Схемы интегральных синхронных элементов на биполярных транзисторах . .........72
§ 4. 3. Особенности и перспективы применения синхронных систем элементов в ЭВМ.........76
Глава V. Магнитно-полупроводниковые и магнитно-магнитные
системы элементов ..........79
§ 5. 1. Общие данные о магнитных элементах.....79
§ 5. 2. Особенности представления информации в магнитных
элементах с замкнутым магнитопроводом . . . . 82 § 5. 3. Статические характеристики и параметры магнитных сердечников с ППГ...........84
§ 5. 4. Динамические характеристики и параметры сердечников
с ППГ ............86
§ 5. 5. Влияние температуры на параметры сердечников с ППГ 88 § 5. 6. Реализация функций алгебры логики на магнитных элементах, использующих тороидальные сердечники . . 90 § 5. 7. Магнитно-полупроводниковые элементы ....
§ 5. 8. Магнитно-магнитные элементы ......
§ 5. 9. Основы расчета магнитных цифровых элементов па PC
§ 5. 10. Источники импульсного питания МЦЭ.....12S
§ 5. 11. Перспективы развития магнитных цифровых элементов 128
Г лав а VI. Элементы запоминающих и внешних устройств.....133
§ 6. 1. Спецэлементы запоминающих устройств . . . .133 § 6. 2. Формирователи токов записи для ЗУ с хранением информации на магнитной поверхности .....
§ 6. 3. Формирователи токов для магнитных оперативных ЗУ 142 § 6. 4. Усилители считывания для ЗУ с хранением информации
на магнитной поверхности ..... . . 147
§ 6. 5. Усилители считывания магнитных оперативных ЗУ . .152
§ 6. 6. Специализированные элементы внешних устройств . . 161
Глава VII. Некоторые разновидности систем элементов . . . .171
§ 7. I. Пороговые элементы.........171
§ 7. 2. Мажоритарные элементы.........178
Г лав а VIII. Проектирование и расчет элементов ЭЦВМ , . .183 § 8. 1. Оценка качества логических элементов и их систем . 185 § 8. 2. Характеристика вход — выход логического элемента 189 § 8. 3. Аналитические методы расчета и оптимизации параметров логических элементов ........ 196
§ 8. 4. Экспериментальные методы расчета и оптимизации параметров логических элементов ...... 199
§ 8. 5. Автоматизированный анализ электронных схем с пи-мощью ЦВМ ..........202
Глава IX. Перспективы развития элементов ЦВМ.....211
§ 9. 1. Микроэлектроника и ее особенности......211
§ 9. 2. Схемы со средним уровнем интеграции в традиционных
узлах ЦВМ ...........218
§ 9. 3. Управляемые функциональные модули с минимальным
числом типов СИС .........223
§ 9. 4. Дискретные вычислительные среды ......229
§ 9. 5. Элементная и схемотехническая база ИС и БИС, Новые
физические принципы построения элементов ЦВМ . . 239
Часть вторая
ЭЛЕМЕНТЫ АНАЛОГОВЫХ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН
246 249
Глава
Введение........
в а X. Операционные усилители ... ....<-*„
§ 10. 1. Принципы выполнения математических операций с использованием ОУ ..........249
§ 10. 2. Влияние характеристик ОУ па точность выполнения
математических операций ........ 252
§ 10. 3. Требования к ОУ . . . ,......260
§ 10. 4. Построение схем ОУ .........261
Глава XI. Операционные потенциометры, резисторы и конденсаторы 270
§ 11. 1. Операционные потенциометры ......270
§ П. 2. Операционные резисторы ........273
§ 11. 3. Операционные конденсаторы .......274
§ 11. 4. Влияние элементов входной цепи и цепи обратной связи на точность выполнения линейных математических операций ............ 276
Глава XII. Диодные элементы .......... 278
§ 12. 1. Основные свойства и применения диодных элементов 278
§ 12. 2. Типы диодных элементов ......... 282
§ 12. 3. Погрешности диодных элементов ...... 285
Глава XIII. Ключи............ 287
§ 13. 1. Основные свойства и применения ключей . . . 287
§ 13. 2. Ключевые схемы и их характеристики..... 291
Глава XIV. Схемы сравнения .......... 296
§ 14. 1. Основные свойства и применения схем сравнения . . 296
§ 14. 2. Основные типы схем сравнения и их параметры . . 299
Список литературы.............. 305
Цена книги: 150руб.
