Schaltfunktionen und Chips

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EDV I Einführung in die elektronische Datenverarbeitung

Einführung in die EDV (EDV I) - N. Meier

DVS Weihenstephan / Nov. 98 Seite – 3.1 -

Schaltfunktionen und Chips

Schaltnetze

⇒ Die binäre Darstellung à elektrische Repräsentation

⇒ 2 Schaltzustände à binärer Zeichenvorrat von Dualzahlen.

⇒

Schaltfunktionen beschreibbar mit der Booleschen Algebra

Realisation der Schaltfunktionen

• Relais

• Röhren

• Transistoren

• Chips

Die Anzahl der Schalteinheiten pro Fläche wird durch die Packungs- dichte ausgedrückt. Als VLSI (Very Large Scale Integration) bezeichnet man Packungsdichten bis zu 10 Mio. Bauelementen pro Chip. Die näch- ste Stufe mit Packungsdichten bis zu 1 Mrd. Bauelementen pro Chip wird als ULSI (Ultra Large Scale Integration) bezeichnet.

MOSFET

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Chips

Unterscheidung:

⇒ Logikchips

⇒ Speicherchips

Speicherchips sind gleichförmiger aufgebaut, während Logikchips entsprechend den verschiedenen reali-

sierten Funktionen stärker strukturiert sind. Entsprechend ist die Ent- wicklung hochintegrierter Speicherchips einfacher und man erreicht eine höhere Packungsdichte als bei Logikchips.

Grundmaterial:

Halbleiter auf Silizium-Basis. Die Halbleitereigenschaft wird durch ge- zielte Verunreinigungen ("Dotierung") erreicht. Zunehmend wird auch Galliumarsenid eingesetzt.

Probleme:

⇒ Fertigung in hochreiner Umgebung

⇒ Zeitdauer des Fertigungsprozesses

⇒ Schaltgeschwindigkeit

⇒ Wäremabfuhr (ein Pentium verheizt z.B. knapp 40 Watt)

Forschungsbereiche:

⇒ Steigerung der Packungsdichte

⇒ Stromsparmaßnahmen (Notebooks)

⇒

optisch aktive Elemente, andere Grundmaterialien (z.B. biologische)

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Schaltsymbole I

Schaltsymbole für Negation, Konjunktion und Disjunktion

Schaltnetz und Symbol des Voll- und Halbaddierers