Набори мікросхем, або chipset

У сучасних комп'ютерах уже не застосовуються окремі ІМС контролерів, таких, наприклад, як 8259 (програмований контролер переривань) або 8237 (контролер прямого доступу до пам'яті). Подібні окремі ІМС можна ще зустріти в складі схем периферійних контролерів.

Системна плата сучасних комп'ютерів відрізняється від аналогічних плат ранніх моделей тим, що велика кількість ІМС середнього ступеня інтеграції (MSI - Medium Scale Integration) тепер заміняється декількома (дві - чотири) надвеликими інтегральними схемами (VLSI - Very Large Scale Integration). Такі VLSI, що виконують функції колишніх мікросхем MSI, дістали назву набору мікросхем або chipset (на сленгу фахівців - чіпси).

Переваги застосування чіпсів очевидні. По-перше, вони займають мало місця, по-друге, вживають менший струм і, по-третє, значно надійніші, бо, як добре відомо, надійність пристрою зворотно пропорційна кількості окремих деталей та мікросхем, що його складають.

Так, наприклад, широкого застосування набув набір мікросхем гпя периферійних контролерів типу 82С206. Він містить два контролери переривань, подібних до 8259, два контролери ПДП, подібних до 8237, таймер типу 8254, годинник реального часу й 114 байтів CMOS RAM (KMOH ОЗП) для зберігання інформації про конфігурацію системи.

Широко застосовуються також набори NEAT (New Advansed Technologies) фірми Chips & Technologies.

Слід однак зауважити, що всі ці ВІС є об'єднанням розглянутих вище простих інтегральних мікросхем і за своїми принципами дії не відрізняються від них.

Навіщо були потрібні секціоновані мікропроцесори

Однокристальні мікропроцесори мають фіксовану структуру та фіксовану систему команд. Зокрема вони мають фіксовану розрядність, змінювати яку неможливо. Разом із тим. інколи виникає потреба розширювати розрядність ШД для одержання більшої точності обчислень, доводячи її до 32 або Навіть 64 розрядів. Та буває достатньо 12 чи 24 розрядів.

Набір команд однокристального процесора складається так, щоб він був якмога універсальнішим, придатним для будь-яких задач. Однак у окремих випадках, при вузько-спеціалізованих застосуваннях буває бажаним мати хоча б невеликий набір команд, але спеціалізованих під даний клас задач. Ці спеціалізовані команди могли б робити те саме, що й програми з універсальних команд, але на апаратному рівні, а тому швидше. Одна така спеціалізована команда могла б замінити цілий блок універсальних команд.

Далі, до мікропроцесорних схем завжди висуваються вимоги, щодо збільшення швидкодії. Більшість сучасних мікропроцесорів виготовляється за n-МОН або КМОН технологією, які дозволяють одержувати найбільшу компактність та інтеграцію, але елементи, виготовлені за цими технологіями, мають меншу швидкодію, аніж ТТЛШ- або ЕЗЛ-елементи. На жаль, ТТЛШ- та ЕЗЛ-елементи мають більші розміри та енергоспоживання й не дозволяють такої високої інтеграції, як ІМС із n-МОН або КМОН елементів.

Існувала також проблема виводів, кількість яких була обмежена технологічними можливостями. Саме тому доводилось застосовувати мультиплексування шин, що ускладнювало роботу процесорів та знижувало їх швидкодію. Нарешті, виготовлення досить простих ІМС виявляється легшою справою, аніж виготовлення складних інтегрованих ВІС і відсоток браку буває тут меншим.

Усе це привело до того, що в мікропроцесорній техніці, поруч із прагненням до найбільшої універсалізації та інтеграції мікропроцесорних систем виник інший, протилежний, напрямок, націлений на спеціалізацію та роздрібнення мікропроцесорних систем на окремі секції або модулі.

Мікропроцесори, побудовані за цим принципом, мають назву секціонованш або модульних мікропроцесорів. Вітчизняною радіоелектронною промисловістю у 70-х та 80-х роках було

налагоджено випуск цілого ряду серій секціонованих мікропроцесорів: К587, К588, К589, КІ800, КР1804 тощо. З них найбільш популярними виявились серії К589 та К1804, побудовані за ТТЛШ технологією, і К1800, побудована за ЕЗЛ-технологією.

Слід визнати, однак, що нині більшість із перелічених проблем вирішено шляхом удосконалення технології виготовлення однокристальних мікропроцесорів. Секціоновані процесори-виявились "засихаючою" гілкою мікропроцесорної техніки та вживаються зараз значно рідше. Але було б невірним цілком ігнорувати цей етап розвитку мікропроцесорної техніки. Тому в нашому курсі ми коротко розглянемо його, хоча в книгах, що були видані років десять тому, секціонованим мікропроцесорам приділялось майже стільки ж уваги, як і однокристальним.