MOS集成电路中规模集成电路设计基本问题分析

以上叙述了采用MOS集成电路机器的系统构成及其特点，下一步我们讨论高集成度中规模集成电路研制中的一些基本问题。

中规模集成电路与大规模集成电路有关，应首先加以叙述。MOS集成电路之所以能发挥本身的特长，超越传统的元件（晶体管、双极型集成电路），根本原因在于它能比较容易地实现相当高的集成度。现在我们来考虑最适合采用MOS集成电路的机器一一台式电子计算机或小型计算机。当初大规模集成电路是使整机按最平均的集成度、最平均的引线数进行分割构成，而中规模集成电路是对功能单元部件进行集成化而发展起来的。MOS中规模集成电路设计。这表明二者同样有高集成化的目的，完全可以并存。然而如上所述，中规模集成电路是以功能单元部件集成化为主要目的的，所以在系统构成方面的中规模集成电路化有一定的局限性。

此处以台式电子计算机为例，说明中规模集成电路功能的选择以及引进中规模集成电路的系统的特点。

任何台式电子计算机为了发挥其作为计算机的功能，应具备所需的必要功能。当考虑到中规模集成电路的经济性或批量生产可能性时，将必要的功能首先进行集成电路化是适宜的。MOS中规模集成电路设计。以下从这种意义上叙述必要的功能，结合具体例子叙述中规模集成电路的选择方法。计有：

（a）将非同步输入信号变换为计算机内部信号的装置；

（b）执行运算的移位寄存器和存储器电路；

（c）执行运算的加法器；

（d）将计算机信号变换为十进制数的装置（辉光放电显示管电路）；

（e）执行小数点运算的加法器。

现对各部分分述如下。

（1）一般以按键信号作为信号源，因其指令计算机的工作，故称为起始脉冲发生器。要求这种起始脉冲发生器具有下述基本功能：

（i）将非同步信号（按键信号）变换为与计算机同步的信号（P）；

（ii）按键信号一般有交又失真，所以应能充分防止这种交叉失真；

（iii）与计算机同步的信号（P）可在计算机内部加以控制，等等。

（2）移位寄存器存储电路可暂时存储信息，它决定了计算机的功能，所以不能只按一种形式进行中规模集成电路化。

目前，台式电子计算机几乎都是串行运算，有效位数有8、10、12、14、16，20等。因此，中规模集成电路的规模视适用至哪一级而异。8位、10位的计算机可加接4位移位寄存器。对12位以上的计算机进行中规模集成电路化，最有使用价值。也就是说，

（i）16位移位奇存器.

（ii）48位移位寄存器.

（iii）64位移位寄存器.

最适宜中规模集成电路化。此时的系统由下述部件构成。

12位计算机… …48位移位寄存器

14位计算机… …48位移位寄存器+4位移位寄存器

16位计算机… …48位移位寄存器+16位移位寄存器或64位移位寄存器

20位计算机… …48位移位寄存器+16位移位寄存器+16位移位寄存器

（3）加法器的功能，以二-十进制或纯二进制运算为主，要求具备下述基本功能。

（i）可进行二-十进制运算（可进行纠正）

（ii）可进行纯二进制运算

（iii）可进行加法减法的转换

（iv）内部反馈可用外部信号分离

（4）如上所述，将二-十进制数或纯二进制数变换为十进制数来表示计算机的计算结果。MOS中规模集成电路设计。也有打印式台式计算机，但现以显示式台式计算机为主。因此，宜对辉光放电显示管电路进行中规模集成电路化，此时须有下述功能。

（i）显示管为高压辉光放电管，应充分保证有耐压的性能。

（ii）可流过使显示管发出规定亮度的电流。

（iii）为了控制显示管的辉光放电状态（消零电路或防止重复辉光放电的电路），应有外部控制端点。

（5）可完全独立进行小数点运算，其电路称为十进加法器，有下述基本功能。

（i）内部有两个寄存器

（ii）能完全进行台式计算机所需的小数点运算

（iii）可任意选择运算周期

（iv）第一寄存器的内容可变为数字信号取出

（V）进位触发器可用外部信号控制

下面我们来叙述引入上述中规模集成电路时的系统的特征。

首先，随着元件数目的减少，可望减少工序，提高可靠性，使装置小型化。另外，从构成系统的角度来看，其优点是可将相当复杂的系统容纳在外壳内，如中规模集成电路的检验可靠，就可减少电路故障。

综上所述，中规模集成电路是将台式电子计算机的所有的必要功能集中成部件的电路。由于中规模集成电路使用范围广泛，在制造和维护方面有共同之处，所以它具有不同于大规模集成电路的，方便的高度集成化的特点。

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