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1.5 डिजिटल एकीकृत सर्किट
हमारे द्वारा ऊपर बताए गए सभी तर्क कार्य (और कई अन्य) एकीकृत सर्किट (आईसी) रूप में उपलब्ध हैं। आधुनिक डिजिटल सिस्टम अपने डिजाइन में एकीकृत सर्किट का उपयोग करते हैं। एक मोनोलिथिक आईसी एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है, जो पूरी तरह से अर्धचालक सामग्री (आमतौर पर सिलिकॉन) के एक टुकड़े पर बनाया जाता है जिसे सब्सट्रेट कहा जाता है, जिसे आमतौर पर चिप के रूप में जाना जाता है।
आईसी के पास असतत सर्किटरी पर कम लागत, कम बिजली, छोटे आकार और उच्च विश्वसनीयता के फायदे हैं (बहुत विशिष्ट अनुप्रयोगों को छोड़कर जहां अद्वितीय आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक सर्किट को 'कस्टम मेड' होना चाहिए)। आईसी का उपयोग मुख्य रूप से सूचना प्रसंस्करण जैसे कम बिजली सर्किट संचालन करने के लिए किया जाता है। आईसी बहुत बड़े वोल्टेज या धाराओं को संभाल नहीं सकता क्योंकि इस तरह के छोटे से गर्मी उत्पन्न होती है
उपकरणों के कारण तापमान स्वीकार्य सीमा से अधिक बढ़ जाएगा जिसके परिणामस्वरूप का जलना होगा
आईसी. IC आसानी से कुछ विद्युत उपकरणों जैसे कि सटीक प्रतिरोधक, प्रेरक, को आसानी से लागू नहीं कर सकते हैं।
ट्रांसफार्मर, और बड़े कैपेसिटर। आईसीएस को एनालॉग (रैखिक) और डिजिटल के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। डिजिटल आईसी पूर्ण कार्यशील ब्लॉक हैं क्योंकि उनके संचालन के लिए किसी अतिरिक्त घटक की आवश्यकता नहीं होती है। इनपुट को लागू करके आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है। आउटपुट एक तर्क स्तर 0 या 1 है। एनालॉग आईसी के लिए, बाहरी घटकों की आवश्यकता होती है। डिजिटल आईसी एक चिप पर निर्मित प्रतिरोधों, डायोड और ट्रांजिस्टर का एक संग्रह है। चिप एक सुरक्षात्मक प्लास्टिक या सिरेमिक पैकेज में संलग्न है जिसमें से आईसी को अन्य उपकरणों से जोड़ने के लिए पिन का विस्तार होता है। दो मुख्य प्रकार के पैकेज हैं: ड्यूल-इन-लाइन पैकेज (डीआईपी) और फ्लैट पैकेज।
1.5.1 एकीकरण के स्तर
डिजिटल आईसी को अक्सर उनकी सर्किट जटिलता के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है जैसा कि सब्सट्रेट पर समकक्ष लॉजिक गेट्स की संख्या से मापा जाता है। वर्तमान में जटिलता के पाँच मानक स्तर हैं।
छोटे पैमाने पर एकीकरण (एसएसआई): एक चिप पर 12 से कम गेट सर्किट वाले कम से कम जटिल डिजिटल आईसी। लॉजिक गेट और फ्लिप-फ्लॉप इसी श्रेणी के हैं।
मध्यम पैमाने का एकीकरण (MSI): एक चिप पर 12 से 99 गेट सर्किट के साथ, अधिक जटिल लॉजिक सर्किट जैसे एन्कोडर, डिकोडर, काउंटर, रजिस्टर, मल्टीप्लेक्सर्स, डिमल्टीप्लेक्सर्स, अंकगणितीय सर्किट, आदि इस श्रेणी से संबंधित हैं।
बड़े पैमाने पर एकीकरण (LSI): एक चिप पर 100 से 9999 गेट सर्किट के साथ, छोटी यादें
और छोटे माइक्रोप्रोसेसर इसी श्रेणी में आते हैं। वेरी लार्ज स्केल इंटीग्रेशन (वीएलएसआई): 10,000 से लेकर 99.999 गेट सर्किट प्रति चिप तक की जटिलता वाले आईसी इस श्रेणी में आते हैं। बड़ी मेमोरी और बड़े माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम आदि।
इस श्रेणी में आते हैं। अल्ट्रा लार्ज स्केल इंटीग्रेशन (ULSI): प्रति 100,000 से अधिक गेट सर्किट की जटिलताओं के साथ
चिप, बहुत श्रेणी।
उनके सर्किटरी में उपयोग किया जाता है। वे हैं:
बड़ी मेमोरी और माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम और सिंगल-चिप कंप्यूटर इस में आते हैं डिजिटल आईसी को भी प्रमुख प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक घटक के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है
(ए) द्विध्रुवी आईसी-जो बीजेटीएस का उपयोग करते हैं। (बी) यूनिपोलर आईसी-जो एमओएसएफईटीएस का उपयोग करते हैं
डिजिटल आईसी के उत्पादन के लिए कई एकीकृत-सर्किट निर्माण तकनीकों का उपयोग किया जाता है। वर्तमान में। डिजिटल आईसी को टीटीएल, ईसीएल, आईआईएल, एमओएस और सीएमओएस प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके तैयार किया जाता है। वांछित तर्क संचालन प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सर्किटरी के प्रकार में प्रत्येक दूसरे से भिन्न होता है। जबकि टीटीएल, ईसीएल और III अपने मुख्य सर्किट तत्वों के रूप में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं, एमओएस और सीएमओएस अपने मुख्य सर्किट तत्वों के रूप में एमओएसएफईटी का उपयोग करते हैं। इन तकनीकों को तर्क परिवार भी कहा जाता है। इन मुख्य तर्क परिवारों के कई उप-परिवार भी उपलब्ध हैं।
1.6 माइक्रोप्रोसेसर
माइक्रोप्रोसेसर एक एलएसआई/वीएलएसआई उपकरण है जिसे डेटा के संचलन और प्रसंस्करण के लिए एक निर्धारित क्रम में अंकगणित और तर्क संचालन और अन्य कार्यों को करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। माइक्रोप्रोसेसर 4. 8. 16, 32 और 64 बिट की शब्द लंबाई में उपलब्ध हैं। वर्तमान में, कुछ प्रोटोटाइप कंप्यूटरों में 128-बिट माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग किया जा रहा है। 4-बिट प्रोसेसर लगभग अप्रचलित हैं। अपने छोटे आकार, कम लागत और कम बिजली की खपत के कारण, माइक्रोप्रोसेसरों ने डिजिटल कंप्यूटर सिस्टम प्रौद्योगिकी में क्रांति ला दी है। माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग माइक्रो कंप्यूटर सिस्टम में सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट के रूप में किया जाता है। माइक्रोप्रोसेसर की गति एक माइक्रो कंप्यूटर की अधिकतम गति निर्धारित करती है।
माइक्रोप्रोसेसर के भीतर सर्किट की व्यवस्था (जिसे इसका आर्किटेक्चर कहा जाता है) सिस्टम को कई अलग-अलग निर्देशों में से प्रत्येक को सही ढंग से प्रतिक्रिया देने की अनुमति देता है। अंकगणित और तर्क संचालन के अलावा, माइक्रोप्रोसेसर कंप्यूटर के अंदर और बाहर संकेतों के प्रवाह को नियंत्रित करता है, प्रत्येक को एक विशिष्ट कार्य को पूरा करने के लिए आवश्यक क्रम में अपने उचित गंतव्य तक रूट करता है। इंटरकनेक्शन या पथ जिसके साथ सिग्नल प्रवाहित होते हैं, बस कहलाते हैं। चित्र 1.11 माइक्रोप्रोसेसर का एक ब्लॉक आरेख दिखाता है।
1.7 डिजिटल कंप्यूटर
डिजिटल कंप्यूटर हार्डवेयर की एक प्रणाली है जो अंकगणितीय संचालन करता है, डेटा में हेरफेर करता है (आमतौर पर बाइनरी रूप में) और निर्णय लेता है। भले ही मनुष्य अधिकांश काम कर सकता है जो एक कंप्यूटर कर सकता है, कंप्यूटर बहुत अधिक गति और सटीकता के साथ काम करता है। हालाँकि, कंप्यूटर को निर्देशों का एक पूरा सेट देना होता है जो यह बताता है कि इसके संचालन के प्रत्येक चरण में क्या करना है। निर्देशों के इस सेट को प्रोग्राम कहा जाता है। प्रोग्राम को कंप्यूटर की मेमोरी यूनिट में बाइनरी कोडेड रूप में रखा जाता है और प्रत्येक निर्देश में एक अद्वितीय कोड होता है। कंप्यूटर इन निर्देश कोड को एक बार में मेमोरी से लेता है और कोड द्वारा बुलाए गए ऑपरेशन को करता है।
1.7.1 कंप्यूटर के प्रमुख भाग
कई प्रकार के कंप्यूटर सिस्टम हैं, लेकिन प्रत्येक को एक ही कार्यात्मक इकाइयों में तोड़ा जा सकता है। प्रत्येक इकाई विशिष्ट कार्य करती है, और सभी इकाइयाँ एक साथ कार्यक्रम में दिए गए निर्देशों को पूरा करने के लिए कार्य करती हैं। चित्र 1.12 डिजिटल कंप्यूटर की पांच प्रमुख कार्यात्मक इकाइयों और उनके अंतर्संबंधों को दर्शाता है। तीरों वाली ठोस रेखाएँ सूचना के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करती हैं। तीरों के साथ धराशायी रेखाएं समय और नियंत्रण संकेतों के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करती हैं। प्रत्येक इकाई के प्रमुख कार्य नीचे वर्णित हैं:
इनपुट यूनिट: इस यूनिट के माध्यम से निर्देशों और डेटा का एक पूरा सेट मेमोरी यूनिट में फीड किया जाता है
जरूरत पड़ने तक वहां स्टोर किया जाना है। जानकारी आम तौर पर इनपुट यूनिट में प्रवेश करती है .
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