80286 под микроскопом часть 2 (продолжаем изучать кристалл)

В предыдущей статье (часть 1) я начал изучать что собой представляет микропроцессор 80286 с точки зрения схемотехники. В этой статье я продолжаю углубляться в его микро-архитектуру, рассматривая фотографию кристалла и строя предположения, опираясь на свои знания. Параллельно я отмечаю все что удалось понять на отдельном слое в фотошопе, и готов поделиться со всеми желающими результатом.

типовая схема выходной части логического элемента

Для лучшего понимания попробуем разобраться что же мы видим за структуры, окружающие контактные площадки чипа. Для начала немного теории — посмотрим как на схеме выглядит упрощенная схема выходного элемента микросхемы. В зависимости от уровня сигнала Uвх. подающегося одновременно на затворы обеих транзисторов один из них закрывается, а через второй на Uвых. попадает потенциал VCC или VSS соответственно, что обозначает 1 или 0. Зачем вообще нужны эти транзисторы, если на выходе логической схемы и так все сигналы представляют собой 0 и 1? А затем, что эти сигналы настолько слабые, что для них даже сама дорожка на печатной плате уже является некоторой нагрузкой, не говоря уже о том, чтоб подключить один или несколько входов логических микросхем.

На следующей фотографии не трудно заметить что эти выходные транзисторы (VT1, VT2) имеют огромные размеры, по сравнению с теми, которые используются для организации логики внутри самого чипа. Правда в отличии от схемы приведенной выше, здесь мы видим, что затворы VT1 и VT2 управляются раздельными напряжениями — U1, U2. Так сделано потому, что этот пин может иметь третье состояние — Z, переходя в которое он становится способен принимать входящий сигнал (IN) направление которого обозначено зеленой стрелкой.

Что интересно — входной сигнал CLK без всяких внутренних буферов и согласований, прям так как есть — с контактной площадки пошел по всему периметру кристалла. По ходу следования ответвляясь в сторону площадок S0, S1, BHE, LOCK, M/IO, COD/INTA, куда тактовый сигнал уходит вероятно для стробирования выходных сигналов. С той же целью он подается в буферные элементы шины данных D0-D15. Замыкая круг, он возвращается к площадке CLK. Не заметил я только ответвлений к площадкам шины адреса, но далее я увидел что эти сигналы стробируются уже от главного формирователя синхроимпульсов, о котором подробнее далее.

формирователь синхросигналов в процессоре 80286

Для синхронизации внутренних блоков кристалла сигнал CLK идет через некоторую схему, содержащую просто таки огромных размеров многоколлекторные и многоэмиттерные транзисторы. Это похоже вообще самые крупные транзисторы во всем кристалле, ведь они синхронизируют все блоки микроконтроллера и должны выдерживать очень большую нагрузку в виде тысяч элементов. Судя по фотографии этого формирователя сигналов — 4 огромных транзистора, разбитых на две пары, а также выходящие в разные стороны по паре широких проводников, рискну предположить что один из них повторяет синхроимпульсы CLK а второй делает это же в противофазе.

Я обозначил эти сигналы CLK-U и CLK-D — для верхнего и нижнего блока соответственно. На фотографии стрелками показаны направления в которых попарно расходятся эти сигналы. Суммарно площадь этих блоков составляет около 1% площади кристалла!

В даташите указано что внутри CLK делится на 2, значит CLK-U и CLK-D скорей всего работают на половинной частоте.

Запись опубликована в рубрике Без рубрики. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

2 комментария: 80286 под микроскопом часть 2 (продолжаем изучать кристалл)

  1. Андрей говорит:

    Очень занимательно. Спасибо. А почему вы прекратили публикации?

    • admin говорит:

      На самом деле осталось еще немного наработанного материала на следующую публикацию, но ковыряние в кристалле отнимает много времени а особого интереса к теме я не увидел, к тому же я застрял на некоторых структурах, не имея хорошей документации по внутреннему устройству, чтобы четко идентифицировать где какой регистр например, хотя и без того там еще много интересного есть конечно.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *