تبلیغات تخصصی رایگان

در مورد تاریخچه VLSI اطلاعات می خواستم.

گوردون مور متولد سال 1929 در سان فرانسیسکو کالیفرنیا و دارای مدرک دکترای فیزیک–شیمی از موسسه فناوری کالیفرنیا است. وی به رابرت نویس (robert noyce) برای توسعه تراشه نیمه رسانا در شرکت نیمه رسانای فارچایلد (fairchild) در سال 1958 کمک کرد. در همان زمان جک کیلبای (jack killby) نیز در حال انجام همین اختراع در تگزاس اینسترومنتز بود. نویس و مور در سال 1968 کمپانی اینتل را تاسیس کردند. مور در سال 1997 موفق به دریافت نشان ویژه ieee بابت پیشتازی در فناوری مدارهای مجتمع (ic) و مجتمع سازی مقیاس بسیار بالا (vlsi) گردید.

مـــشكل توسعــه كامپيوتر با اختراع ترانزيستور ( آمپلي فاير كـوچك نيمه هادي Solid- State ) در سال 1974 حـل شد ايــــن اختراع باعــث ســاخت كامپيــوتر ديجيتال شد كه بطور ديــجيتال اطلاعــات و دستـــورالعمــل را ذخيره و استفـــاده كنـــند و تنهـــا مشكل آن تعداد زيـــاد تــرانزيستـــورها و مــداراتي بــود كه جـــهت ســـاخت كامپيـــوترلازم بود . با ساخت ( IC ) Integrated Circuit ، مشكل اندازه كامپيوترها به تدريج حل شد و ساخت كامـــپيوتر هاي ميني امكـــان پذير شـــد كه با رشد LSI ( 10 هزار تا 20 هزار ترانزيستور ) و VLSI ( Very LargeScale Integrated Circuit ) (تا يك ميليون ترانـــزيستور كــه تمام مدارك و ترانزيستــورهاي ضروري در يك چيپ سيليكون كوچك قرار مي گرفت) ، در جهت ســـاخت Microcomputer و PC هاي معمولي بـــا CPU هاي كوچك گسترش يافت و اين در واقــع تا اواخـــر دهه 1970 به حد قابل قـــبولي رسيد .

تاریخجه

واژه ی مینی کامپیوتر در دهه 1960 برای توصیف رایانه های کوچک نسل سوم که بر فن آوری ترانزیستور و حافظه ی هسته ای بنا شده بود گسترش یافت. در مقایسه با رایانه های بزرگ که معمولاً تمام اتاق را پر می کنند آنها معمولاً چند قفسه بیشتر جا ی نمی گرفتند. اولین مینی کامپیوتر موفق PDP-8 دوازده بیتی شرکت Digital Equipment Coporation بود که هنگام شروع به کار در سال 1964م از 16000 دلار امریکا به بالا قیمت داشت.

با ظهور ریز رایانه ها در دهه 1970 و 80، مینی کامپیوترها فضای میان ریز رایانه های کم توان و رایانه های بزرگ پر ظرفیت را پر کرد. در آن زمان ریز رایانه ها ماشین های تک کاربره ی نسبتاً ساده ای بودند که از سیستم عامل های ساده ی program launcher مانند CP/M یا DOS استفاده می کردند، در حالی که مینی کامپیوترها سیستم های قوی تری بودند که از سیستم عامل های چند وظیفه ای و چند کاربره مانند VMS و یونیکس استفاده می کردند. مینی کامپیوترهای کلاسیک رایانه هایی 16 بیتی بوند، در حالی که به مینی های 32بیتی با کاربری بالا تر اغلب ابر مینی می گفتند.
سری های 7400 مدار های مجتمع TTL در اواخر دهه ی 1960 در مینی کامپیوتر ها به کار گرفته شد. واحد محاسبه و منطق 74181 عموماً در مسیر های داده در CPU مورد استفاده قرار می گرفت. هر 74181 دارای گذرگاهی با پهنای چهار بیت بود که این باعث محبوبیت معماری قطعه بیتی می شد. سری های 7400 انتخاب گرهای داده، تسهیل کننده ها، بافر های 3- حالته، حافظه و غیره را در بسته های درون خطی دوتایی با فاصله ی یک دهم اینچ که معماری و اجزای سیستم اصلی را با چشم غیر مسلح قابل رویت می ساخت، ارایه می داد. در دهه 1980 بسیاری از مینی کامپیوتر ها از VLSI (مجتمع سازی در مقیاس بزرگ و خیلی بزرگ) استفاده می کردند که اغلب سازمان دهی سیستم را پنهان تر می ساخت.

امروز با ورود به هزاره سوم مینی کامپیوتر های محدودی هنوز مورد استفاده هستند، رایانه های نسل چهارم که بر اساس نسخه robust از فن آوری ریز پردازنده که در رایانه های شخصی مرود استفاده قرار می گیرد ساخته شده اند جایگزین آنها شده است. به آنها خادم server می گویند، که این نام را از نرم افزار خادم که مورد استفاده قرار می دهند گرفته اند (برای نمونه خادم فایل و نرم افزار پایگاه داده ی back end، که شامل نرم افزار پست الکترونیکی و خادم وب می شود).

تنزل مینی کامپیوترها به خاطر ریز پردازنده های مبتنی بر سخت افزار ارزان تر، ظهور سیستم های شبکه ی محلی ارزان و به سادگی گسترش پذیر، و تقاضای کاربران نهایی بر وابستگی کمتر بر سازندگان مینی کامپیوتر های انعطاف ناپذیر و ادارات IT / " مراکز داده" - که منجر به جایگزینی مینی کامپیوترها و پایانه های گنگ با ایستگاه های کاری و رایانه های شخصی شبکه بندی شده در نیمه ی دوم دهه1980 شد، بود.
طی دهه1990 روند جایگزینی مینی کامپیوترها با شبکه های رایانه های شخصی ارزان قیمت با توسعه ی چندین نسخه از یونیکس که بر معماری ریز پردازنده ی اینتل x86 اجرا می شد، از جمله Solaris، لینوکس و FreeBSD/NetBSD، متوقف شد.همچنین سری سیستم عامل ویندوز مایکروسافت اینک حاوی نسخه های خادم برای پشتیبانی چند وظیفه ای پیش دستانه و دیگر خصیصه های خادم ها بود. این سری از ویندوزNT آغاز شد. ویندوز ،NT به طور عمده، توسط طراحان شرکت DEC نوشته شد این شرکت طراح سیستم عامل DE VMS نیز بود که در اصل برای مینی کامپیوترهای VAX در دهه ی 1970توسعه یافته بود. همچنین با پر قدرت تر شدن ریز پردازنده ها سی پی یو هایی که از اجزا چند تایی، که زمانی خصوصیت متمایز کننده ی رایانه های بزرگ و سیستم های میانی از ریز رایانه ها بود، استفاده می کردند حتی در بزرگترین رایانه های مین فریم با روندی فزاینده منسوخ شدند.

impact

اولین مینی کامپیوتر ها، از جمله Data General DEC، و Hewlett-Packard HP که الان به مینی کامپیوتر HP3000 خود خادم می گوید تا مینی کامپیوتر توسط چندین شرکت رایانه ای پیشگام ساخته شد. با وجود این که که خادم ها و رایانه های خانگی امروزی از لحاظ فیزیکی به وضوح ریز رایانه هستند، از لحاظ معماری، سی پی یو و سیستم عامل ان ها با خصوصیت مجتمع سازی مینی کامپیوتر ها به شدت گسترش یافته است.

مدارهاي مجتمع Integrated circuit

1. SSI (Small Scale IC):

در اين آي‌سي‌ها كمتر از 10 ترانزيستور استفاده شده است

2. MSI (Medium Scale IC):

در اين آي‌سي‌ها بين 10 تا 100 ترانزيستور استفاده شده‌است.

3. LSI (Large Scale IC):

در اين آي‌سي‌ها بين 100 تا 1000 ترانزيستور استفاده شده‌است.

4. VLSI (Very Large Scale IC):

در اين آي‌سي‌ها هزاران تا ميليون‌ها ترانزيستور استفاده شده‌است.

5. ULSI (Ultra LSI):

...
سطوح توصيف يك سيستم ديجيتال

توصيف رفتاري Behavioral :

عملكرد مدار بدون در نظر گرفتن جزئيات پياده‌سازي و زمان‌بندي مي‌شود.

توصيف RTL :

در اين سطح تمام داده‌ها درون رجيسترها قرار مي‌گيرد و ارتباط بين ثبات‌ها و عملياتي كه روي ثبات‌ها انجام مي‌شود توسط زبان RTL بيان مي‌شود.

توصيف توسط Gate :

مدار بوسيله Gate ها توصيف مي‌شود. و روابطي كه در RTL بيان شد بصورت مجموعه‌اي از Gate ها بيان مي‌شود.

توصيف توسط ترانزيستور:

براي پياده سازي گيت‌ها از مدل ترانزيستوري آنها استفاده مي‌كنيم. حال همين مدلها را در مدار حاصل از مرحله‌ي قبل جايگزين مي‌كنيم.

توصيف فيزيكي:

توصيف لايه‌هاي واقعاً فيزيكي يك ترانزيستور. بحث درس VLSI نيز پياده سازي فيزيكي ترانزيستورهاست. يعني در اين درس ما مي‌خواهيم كه طراحي ترانزيستور و روش‌هاي طراحي آنها را بيان كنيم.
روش‌هاي طراحي

طراحي سنتي:

اين روش بسيار زمان‌بر و هزينه‌بر است. از طرفي امكان تست قبل از ساخت آن را هم نداريم.

طراحي خودكار مدارهاي ديجيتال:

-          توصيف طرح و تعيين ورودي‌ها و خروجي‌ها

-          توصيف رفتاري يا RTL مدار ( شماتيك يا HDL )

-          شبيه‌سازي طرح ( Simulation )

-          سنتز (Synthesis )، جايگزيني ( Placement )، مسيريابي ( Routing ) و بهينه‌سازي ( Optimization )

-          شبيه سازي پس از سنتز

-          توليد Layout

o      با استفاده از ابزارهاي CAD و توليد ماسك. مانند تراشه‌هاي ASIC.

o      برنامه‌ريزي تراشه‌هاي قابل برنامه‌ريزي مانند FPGA و CPLD.

-          تست

سنتز: بدست آوردن توصيف Gate Level از توصيف رفتاري يا RTL. بايد به عوامل پارازيتي و زمان‌بندي و ... توجه شود.

مسيريابي: چگونگي ارتباط قسمت‌ها و بلاك‌هايي كه سنتز شده‌اند، در يك تراشه.