 |
Персональный компьютер (ПК)
|
|
|
|
Информатизация
Информационное общество – это общество, в котором решающую роль играют приобретение, хранение и использование информации с широким применением достижений научно-технического процесса позволяющего совершенствовать государственные, научные и общественные структуры и системы. В процессах информатизации заключается создание и развитие информационных систем, поддерживающих современные информационные технологии для обслуживания всех основных сфер жизнедеятельности общества.
Основные факторы информатизации:
1. Аппаратурные факторы, то есть технические средства информатизации.
2. Программный фактор.
3. Информационный фактор базы данных.
4. Человеческий фактор.
Этапы развития информатизации:
1. Технический период. 1946-1964 год. Сложились основные представления о структуре ЭВМ, определилась архитектура и типы устройств.
2. Программный период. 1954-1980 год. Выработалась современная классификация программных средств, их структур и взаимосвязей, сложились языки программирования, разработаны компиляторы и принципы процедурной обработки.
3. Информационные период. 1970-1990 годы. Появились структуры данных, языки описания и манипулирования данными, а также непроцедурные подходы построения систем обработки информации.
4. Гуманитарный период. 1990- наше время. Резкое возрастание круга пользователей информационными технологиями, а также повышение роли интерфейсных и навигационных возможностей информационных систем.
Средства информатизации:
1. Средства хранения, обработки и передачи данных.
2. Базы данных.
3. Информационно-вычислительные сети.
4. Оргтехника.
5. Информационно-поисковые системы.
|
|
|
6. Средства массовой информации.
Персональный компьютер (ПК)
Классификация ПК:
Персональный компьютер должен обладать такими качествами:
1. Малая стоимость.
2. Автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды.
3. Гибкость архитектуры.
4. Дружественность операционной системы и программного обеспечения.
5. Высокая надёжность работы.
Безопасный компьютер – это компьютер при работе с которым здоровье людей не подвергаются опасности.
Полупроводники – это вещества, электропроводность, которых увеличивается с ростом температуры и является промежуточной между проводимостью металлов и изоляторов. Связь электронов в полупроводнике может быть разорвана различными внешними воздействиями: светом, потоком быстрых частиц, электрическим полем и т.д. Полупроводники чувствительны к содержанию примесей и дефектов в кристаллах. Наиболее часто используется в электронике кремний и германий. На их основе путём внедрения примесей в определённых точках кристаллов создаются разнообразные полупроводниковые элементы:
1. Проводники, коммутирующие активные элементы.
2. Вентили, выполняющие логические операции.
3. Транзисторы, предназначенные для усиления, генерирования и преобразования электрического тока.
4. Резисторы, обеспечивающие режимы работы активных элементов.
5. Приборы, с зарядовой связью предназначенные для кратковременного хранения электрического заряда и используемая в фото и видео камерах.
6. Диоды.
Микропроцессор – это процессор, состоящий из одной взаимосвязанных интегральных схем. Это устройство, предназначенное для обработки и передачи данных. Некоторые процессоры не имеют памяти и средств ввода-вывода. Эти задачи решаются внешними по отношению к процессору интегральными схемами. Процессор полностью собирается на одном чипе из кремния. Электронные цепи создаются в несколько слоёв состоящих из различных веществ. Технология создания процессора включает следующие обязательные этапы производства:
|
|
|
1. Выращивание кремниевых заготовок и получение в них пластин.
2. Шлифование кремниевых платин.
3. Нанесение защитной плёнке диэлектрикам.
4. Нанесение фоторезиста.
5. Литографический процесс.
6. Травление.
7. Диффузия.
8. Металлизация.
Процесс изготовления любой микросхемы начинается с выращивания кремниевых заготовок, т.е. болванок цилиндрической формы. В кристаллических структурах физические свойства зависят от выбранного направления, поэтому пластина должна быть вырезана из кристалла так чтобы ориентация кристаллической решетки относительно поверхности была строго выдержана в определённом направлении. В дальнейшем из таких заготовок нарезают круглые пластины толщеной от 0.2 до 1.0 мм и диаметром до 10 см. поверхность пластин отполировывается до зеркального блеска. После полировки поверхности кремниевой основы её покрывают тончайшим слоем оксидной плёнки. Пластины помещают в камеру, где при высокой температуре и давлении происходит диффузия кислорода поверхностные слои пластины, приводящие к окислению кремния и образованию поверхностной плёнки диоксида кремния.
Чтобы плёнка имела точно определённую величину необходимо поддерживать постоянную температуру во всех точках пластины в процессе окисления. После того как кремниевая основа покроется защитной плёнкой, плёнку необходимо удалить с тех мест, которые будут подвергаться дальнейшей обработке. Удаление плёнки осуществляется с помощью травления. Чтобы в результате травления оксидная плёнка удалялась избирательно на поверхность плёнки наносят слой фоторезиста, которые изменяют свои свойства под воздействием ультрафиолетового излучения. Облучённые области становятся растворимыми в кислотной среде.
Фотолитография – это процесс нанесения фоторезиста и его дальнейшее облучения ультрафиолетом по заданному рисунку. Перед нанесением слоя фоторезиста основа подвергается предварительной обработке. Для засветки нужных участков слоя фоторезиста используется шаблон, который содержит рисунок одного из слоёв будущей микросхемы. Ультрафиолетовое излучение, проходя через такой шаблон, засвечивает только нужные участки. Минимальная толщина линии, получаемая в процессе литографии определяется размером пятна, на котором удаётся фокусировать лазерный луч. Современные технологии позволять наносить линии до 30 нанометров. После засвечивания слоя фоторезиста производится травление. При производстве процессоров используется сухой метод травления. Он позволяет точно контролировать процесс, а разрушение слоя происходит строго в вертикальном направлении. При использовании сухого травления применяется ионизированный газ. Газ вступает в реакцию с поверхностью диоксида кремния. После процедуры травления удаляется оставшаяся часть фоторезиста и на кремниевой основе остаётся рисунок необходимый для создания полупроводниковых структур путём внедрения примесей.
|
|
|
Диффузия – это равномерное внедрение атомов примесей в кристаллическую решётку кремния. Этап диффузии завершается созданием необходимого слоя полупроводниковой структуры, в котором сосредоточены десятки миллионов транзисторов. Для соединения транзисторов применяется несколько слоёв металлизации. Для создания очередного слоя выращивается дополнительный слой диоксида кремния. После этого наносится слой проводящего металла и еще один слой фоторезиста. Процесс нанесения слоёв заканчивается, когда схема собрана полностью. На одной пластине за один раз создаётся несколько десятков процессоров. На следующем этапе процессоры разделяются и тестируются. Процессор, прошедший тестирование помещается в керамический прямоугольный футляр.
Транзисторы
Транзистор – это простейшее устройство, размещающиеся на поверхности кремниевой пластины и функционирующая как электронный ключ. Транзистор содержит три вывода:
1. Источник.
2. Затвор.
3. Сток.
Сток и исток образуются путём внедрения в поверхность определённых примесей. Затвор содержит материал называемый полесиликоном. Ниже затвора располагается слой диэлектриков изготовленного из диоксида кремния. Когда к транзистору приложено напряжение, затвор открыт и транзистор пропускает ток. Если напряжение снято – затвор закрыт и тока нет. Эрогерст транзистор имеет 3 важных отличия:
|
|
|
1. Сток и исток образуется из более толстых слоёв в кремниевой пластине. Это уменьшает электрическое сопротивление, потребление электроэнергии и тепловыделения.
2. Ниже стока и истока помещается сверхтонкий слой изолятора. Это обеспечивает более высокую интенсивность тока в открытом состоянии и увеличивает скорость переключения. Изолятор понижает утечки тока при закрытом транзисторе. Это уменьшает вероятность случайного переключения под влиянием блуждающих тепловых электронов и повышает надёжность схемы.
3. Химическое соединение, расположенное между затвором стоком и истоком заменено на окись алюминия или титана. Для его нанесения используется технология наращивания слоя по одной молекуле. Транзисторы на поверхности чипа – это сложная комбинация из кремния, металлов и микродобавок.
Для создания модуля памяти из гладкого тонкого диска кремния диаметром 150 мм создаётся полупроводниковая пластина. На пластине создаётся структура полупроводника и матрица содержащая элементы памяти и вспомогательные логические элементы. После обработки пластина может содержать бракованные элементы. Поэтому каждый элемент содержит, программируемы логические элементы. Сначала однокристальными были только процессоры, потом появились однокристальные компьютеры.
Программируемая интегральная схема – это схема, которая программируется либо разработчиком, либо пользователем. Программируемые схемы основываются на вентильных матрицах. Сначала выпускается универсальная вентильная матрица. Затем в этой матрице с помощью соответствующего рисунка слоя металлизации осуществляются дополнительные технологические операции. Программируемые вентильные матрицы обеспечивают большую динамику создания схем, но они требуют слишком большой площади кристалла.
Печатные платы
Плата – это изоляционная пластина, на которую устанавливаются и соединяются друг с другом электронные элементы и приборы меньшей степени интеграции, резисторы, конденсаторы и т.д. печатные платы изготавливаются из изолирующих материалов. На плате с одной либо с двух сторон размещаются интегральные схемы, резисторы, диоды и другие полупроводниковые приборы. Для их соединения на поверхность платы наносятся тонкие электропроводящие полоски. Печатные платы могут быть многослойными. Существует несколько технологий монтажа элементов на печатных платах:
|
|
|
1. Монтаж в сквозные отверстия – это наиболее старая технология. Элементы схемы устанавливаются с одной стороны платы. Сначала интегральные схемы припаивались к печатным платам, а потом их стали приклеивать.
2. Монтаж кристаллов на небольшие платы.
3. Переход к криволинейным поверхностям и создание печатных дорожек на геометрически изогнутых формах.
|
|
|
