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.

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.

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 Электроника с метками , . 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 адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *