Integrierte Digitale Schaltungen PDF

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Författare: Heinrich Klar.
Um konkurrenzfähige Logikbausteine entwerfen zu können, führt dieses Buch in die wichtigsten Methoden und Prinzipien der integrierten MOS-Schaltungstechnik ein. Die Verwendung von Zellbibliotheken zur Synthese von Logikbausteinen ohne Verständnis der integrierten MOS-Schaltungstechniken führt zu großen Chipflächen, hohen Verlustleistungen und niedrigen Taktzyklen, damit zu nicht konkurrenzfähigen Produkten.
Behandelt wird der Entwurf von digitalen, integrierten MOS-Bausteinen. Der Leser wird in die Lage versetzt, für die jeweilige Anwendung die günstigste Schaltungstechnik auszuwählen und anzuwenden und so das optimale Ergebnis zu erzielen. Früher waren die Chipfläche und die Taktfrequenz die wichtigsten Kriterien. Dagegen muss heute für tragbare Geräte ein Optimum aus Herstellungskosten, Verarbeitungsgeschwindigkeit und Verlustleistung angestrebt werden. In deutscher Sprache wird zum ersten Mal die technologieorientierte und die systemorientierte Schaltungstechnik gemeinsam und zusammenhängend dargestellt.

8-Bit Apple-Bus-Systems, mit denen er individuell erweitert werden konnte. Die Apple-II-Baureihe war ein offenes System, das heißt, alle wesentlichen Konstruktionsdetails wurden veröffentlicht. Die Apple-II-Reihe wurde von 1977 bis 1993 gebaut, also etwa 16 Jahre. In dieser Zeit wurden über zwei Millionen Original Apple-II-Computer hergestellt. Die ungezählten Nachbauten dieser Baureihe sind in dieser Zahl nicht erfasst. Die Baureihe war vor allem deswegen so erfolgreich, weil der Rechner ein offenes System war. Die Software für den Apple war meist innovativer als bei der Konkurrenz.

Das Programm Visicalc war die erste Tabellenkalkulation für Mikrocomputer überhaupt. Mikrocomputern, die nicht als Bausatz, sondern als fertige Geräte verkauft wurden. Im Apple II kam eine 8-Bit 6502-CPU mit 1,020 MHz Taktfrequenz zum Einsatz. In der Grundausstattung verfügte er über 4 KB RAM, erweiterbar bis 64 KB, in den späteren Modellen auf bis zu 16 MB ausbaubar. Eine Schreibmaschinentastatur, noch fast ohne Sondertasten, war eingebaut. Auskunft des Apple-II-Entwicklers Steve Wozniak war die einzige Tastatur, die er sich zu dieser Zeit leisten konnte, eben eine mit Großbuchstaben. Im Textmodus stellte der Apple 24 Zeilen zu je 40 Zeichen dar.

System eingearbeitet, dass er zugleich den Refresh des DRAM-Speichers übernahm. Die Grafik hatte einen speziellen Adressraum im Hauptspeicher. Bit-Takt für das Diskettenlaufwerk und für das gesamte Systemtiming diente, konnte er auch in den europäischen Apples nicht einfach durch ein Vielfaches der PAL-Farbträgerfrequenz ersetzt werden, sonst wären Disketten nicht mehr kompatibel zwischen den beiden Modellvarianten gewesen und Programme wären unterschiedlich schnell ausgeführt worden. Steve Wozniak hatte die zu der Zeit verfügbaren Diskettenlaufwerke als zu teuer und ineffektiv angesehen und entwickelte eine eigene Steuerelektronik, die, indem sie einen Großteil der Codierungsarbeit und des Timings von der CPU des Computers erledigen ließ, tatsächlich preiswerter war und mehr Daten pro Diskette speichern konnte als Konkurrenzprodukte. Ab 1983 gab es sogar Festplatten mit einer für damalige Verhältnisse enormen Kapazität von 10 und 20 MB. 10 MB Kapazität die ersten Festplatten des schottischen Herstellers Rodime mit ihren Controllern für den Apple an. Mit durchschnittlich 93 Millisekunden wurde auf die Daten zugegriffen.

Einbausatz, der an die Stelle des Netzteils kam. Der Verkaufspreis für 20 MB betrug zum Verkaufsstart 4560 DM, für die 10 MB-Variante 3990 DM. Der Apple II verfügte über einen Erweiterungsbus mit acht Steckplätzen, die Steve Wozniak gegen den Willen von Steve Jobs durchgesetzt hatte. Darüber hinaus existierten auch Erweiterungskarten, mit deren Hilfe es möglich war, Floppy Disk-Laufwerke oder sogar erste Festplatten an den Apple II anzuschließen.

Das Konzept der Erweiterungskarten war so erfolgreich, dass es IBM später für den ersten PC übernahm. Allerdings stellte das Slotkonzept des IBM-PC einen deutlichen Rückschritt gegenüber dem Apple II dar. Der Gameport hatte vier Eingänge für jeweils ein Potentiometer mit 150 kΩ, drei Eingänge für Tasten und fünf digitale Ausgänge, davon vier schaltbare, und einer, der nur kurze Pulse ausgeben konnte. Der vorgesehene Anschluss für den Gameport, und mehr noch die dort einzusetzenden Stecker, waren mechanisch nicht besonders stabil. Interessant ist, dass die drei Eingänge für Tasten dadurch zustande kamen, dass der für die Tasten und Achsen verwendete Baustein acht Eingänge hatte, von denen einer für die Realisierung des Kassetten-Eingangs verwendet wurde. Die Achsen wurden durch vier Monoflops realisiert, deren Schaltzeit durch den eingestellten Widerstand der Potentiometer bestimmt wurde, somit blieben noch drei Eingänge für Tasten.

Wozniak nannte als Grund dafür, dass er das Design möglichst einfach halten wollte. Wegen des fehlenden Timer-Interrupts war z. Wiedergabe von Musik über den eingebauten Lautsprecher recht aufwendig, es musste die Länge jedes einzelnen Maschinencode-Befehls errechnet werden, um den Lautsprecher in der richtigen Frequenz ein- und auszuschalten. Da einige 6502-Befehle je nach Registerinhalten unterschiedliche Zyklenzahlen benötigten, war das nicht trivial. Wozniak konnte dadurch, dass er zeitkritische Funktionen in Software abwickelte, ein wegweisend einfaches und flexibles Floppy-Disk-Laufwerk bauen.