Техника - молодёжи 1985-12, страница 25

V

t 8

\Л SL

-<

± з

X о

ю

ки тысяч дискрстных элементов диодов, транзисторов, причем площадь каждого из них меньше, чем поперечный срез человеческого волоса. Чтобы так ювелирно насытить кремниевую пластинку, не хватит и остроты глаза даже знаменитого Левши; высокая точность здесь достигается отнюдь не механи ческим способом. На окисную пленку, полученную фотолитографической обработкой диэлектрического слоя двуокиси кремния, накладывают маску шаблон из стекла с нанесенным на него штриховым рисунком. Засвечивают «бутерброд» ультрафиолетовыми и другими лучами, потом химически обрабатывают пленку, удаляя засвеченные участки, и в созданные таким образом «окна» внедряют диффузионным легированием строго дозированные количества при месных элементов для создания диодных и транзисторных вкраплений. Затем этот процесс повторяют, наращивая слой за слоем и в результате посте пенно возникает тот самый вычисляющий кристалл «Кремниевая мастерская», как говорят технологи. Наконец, кристалл, насыщенный дискретными элементами и «армированный» проводя щими и изолирующими пленками толщиной в десятые и сотые доли микрона, вставляется в корпус, имеющий до 64 выводов. И микропроцессор готов.

Стоит ли еще раз напоминать о парадоксах, сопровождающих техничес кий прогресс? «Впервые в истории вы числительной техники возникло такое положение, замечает академик АН Грузинской ССР И В. Прангишви ли при котором микропроцессоры появились раньше, чем рынок был готов для их приема, так как пользователи не успели сформулировать требования к ним» Но если так в чем же заключи лась причина? Каким же образом появились микропроцессоры?

Все произошло как то по ходу дела буднично, что ли. В августе 1969 года американская электронная фирма «Мигель» получила деловой заказ от японской фирмы «Бьюзиком» на проектиро вание набора вычислительных микросхем, и Марчиан Хофф, ответственный фирмы «Интель» за прикладные исследования, обратил внимание на необычность требований, на их утонченную специфику заказчики хотели получить икие калькулирующие микросхемы, которые программировали бы ПЗУ для «специализации функций», как они выражались. «Интель» заказ выполнила в октябре 1969 года «Бьюзиком» одобрила их разработку, а у Мар-чиана Хоффа постепенно вызревала и выходила на оперативный простор мысль Мысль, подстегнутая оригинальностью заказа. «Вместо того чтобы делать калькулятор с некоторыми возмож носiими программирования запишет он позже. я хотел сделать его как бы универсальным компьютером, программируемым дли работы в качестве калькулятора» До реализации остался один шаг... Летопись вычисляющих кристаллов открывается июнем 1971 го

« о**— м мм»

Упрощенная структура микро-ЭВМ tAPX-432. Универсальный процессор обработки данных 1. выполняющий основную вычислительную работу, состоит из первого кристалла 2, в котором микропрограммное ПЗУ объединено с устройством декодирования команд, и второго кристалла 3, кот о рый, являясь устройством исполнения команд, осуществляет большую часть арифметических и логических операций. Внутренняя пакетная шина данных 5 предназна чена для обмена данными внутри вычис

ли, датой рождения первого, из мнкро процессоров, 4-разрядного Интель 4004, выполненного на кристалле размером 3.8X2,8 мм и содержащего 2250 тран зисторов. Чуть позже, в начале 1972 года, появится усовершенствованная разработка, 8-разрядный Интель 8008, созданный на кристалле 3,18X 4.31 мм и дорога к «микропроцессорному буму» окажется открытой...

Можно утверждать с уверенностью, что потенциальная нужность микро процессоров как миниатюрных управляющих устройств явственно ощущалась уже тогда, на рубеже 60-х и 70-х, но предсказать, что за последующие 10 лет сменятся не одно и не два. а четыре их поколения, что по истечении того же десятилетия будет применяться более 400 их типов — нет, тогда это было вне пределов досягаемости инженерной мысли.

УЖЕ ВЧЕРАШНЕЕ СЕГОДНЯ

Житейская мудрость предостерегает от прямолинейной бесчувственности — «если хочешь испортить отношения, начни их выяснять». В вычислительной технике все наоборот: хочешь управлять ею познай ее принципы, познакомься с ее средствами, улови ее перспективы. «Характерной тенденцией развития средств вычислительной техники является аппаратная реализация функций программного обеспечения, что позво ляет существенно повысить производительность вычислительных систем,— отмечает доктор технических наук Е П Балашов. Дальнейшее развитие получает принцип «три М» — модульность, магистральность, микропрограм-мируемость».

Модульность. Что такое детский кон структор, знает каждый Вот и микропроцессор, подобно мозаичному панно, набирается из отдельных функциональ но самостоятельных ячеек модулей. Из логических элементов И, ИЛИ, НЕ, образующих первый уровень. Из ячеек

ляющей части микро-ЭВМ, а устройство 6 является главной оперативной памятью микро-ЭВМ. Интерфейсный процессор 4, будучи третьим кристаллом, представляет собой канал ввода-вывода, посредством которого происходит обмен данными между вычисляющей частью микро-ЭВМ и блоком сопряжения микро-ЭВМ с внешними по отношению к ней узлами: Блок состоит из шинной подсистемы ввода-вывода 7, процессора ввода-вывода 8, оперативной памяти 9 и схем ввода-вывода 10.

памяти и триггеров, создающих второй уровень модульности- Из регистров, дешифраторов и счетчиков — третий уровень. Есть и четвертый и пятый уровни Важнее другое комбинирование узлов и блоков в микропроцессоре, взаимоперемещение модулей, их фантастически любая перестановка возвышают принцип модульности до идеи структуры, освобождающейся от окостенения и перед нами вырисовывается крайне необходимый сегодняшнему дню микропроцессор с перестраиваемой архитектурой.

Магистральность. Сумей кто-нибудь озвучить бесшумную работу микропроцессора, мы услышали бы отнюдь не равномерное тиканье часов, а стрекотанье, похожее на скорострельные очереди пишущих машинок в машбюро, затейливую барабанную дробь в стиле солирующего ударника джаз-оркест-ра это двоичные числа вкладываются в регистры внутренней памяти, сдвигаются вправо и влево, складываются в АЛУ, не умеющем пока выполнять операцию перемножении впрямую, одним махом, изменяются, инвертируются, пульсируют, кочуют меж модулей кристалла, направляемые соединительными шинами — магистралями. Партитура их движения подчинена геометрии трасс — не от любого узла ко всем другим, а только от данного модуля к единственному, заранее обусловленному.

Микропрограммируемость. Сошлюсь на образные слова кандидата технических наук Б. Л. Собкина «стену-программу можно выстроить из крупных панелей, и это будет традиционное программирование; а можно ее же выложить из кирпичей, варьируя оконные проемы так, как того требует внешний вид дома тогда мы приходим к микропрограммированию». Гибкость работы микропроцессора вот основное преимущество микропрограммирования. Гибкость, позволяющая вводить новые команды первоначально отсутствующие в исходном ассортименте.

23