Четвертого поколения

В течение второй и четвертой четвертей периода мгновенная мощность отрицательна, запасенная в магнитном

В течение второй и четвертой четвертей периода, когда напряжение увеличивается от нуля до UM (независимо от знака), конденсатор заряжается; между его пластинами создается электрическое попе, в котором за счет энергии

ние второй и четвертой четвертей периода мгновенная мощность отрицательна, так как катушка отдает энергию, накопленную за предыдущую четверть периода.

В течение тех промежутков времени (второй и четвертой четвертей периода), когда мощность рс положительна, напряжение на конденсаторе увеличивается и в электрическом поле запасается энергия. Эта энергия получается за счет уменьшения энергии магнитного поля при уменьшении тока. Кроме того, за те же промежутки времени избыток энергии магнитного поля (WLM — WCM) возвращается обратно генератору.

В том случае, когда XL < xc (ULM < UCM и WLM < < WCM), процесс протекает аналогично, с той лишь разницей, что в течение второй и четвертой четвертей периода, когда напряжение на конденсаторе увеличивается, энергия в электрическом поле накапливается, с одной стороны, за счет уменьшения энергии магнитного поля, а с другой — получается от генератора. В течение первой и третьей четвертей периода при уменьшении напряжения на конденсаторе и увеличении тока в цепи энергия электрического поля частично переходит з энергию магнитного поля, частично возвращается генератору. 360

В течение второй четверти периода мгновенная мощность отрицательна, так как ток положительный, а напряжение отрицательное. Ток уменьшается от максимального значения до нуля; естественно, уменьшается до нуля и энергия магнитного поля цепи, которая возвращается обратно генератору. В течение третьей и четвертой четвертей периода явления повторяются с той лишь разницей, что ток будет отрицательным, т. е. его направление будет противоположно направлению в первой половине периода.

Цепь с индуктивностью в течение первой и третьей четвертей периода работает в режиме потребителя, запасая энергию WLM, а в течение второй и четвертой четвертей — в режиме генератора, возвращая обратно запасенную ей энергию WLvL. Таким образом, энергия, полученная цепью с индуктивностью за каждую половину периода, равна нулю; следовательно, равна нулю и средняя мощность цепи. В рассматриваемой цепи происходит только периодический обмен энергией между генератором и магнитным полем цепи без необратимого преобразования электрической энергии, например в тепловую, механическую или химическую.

В течение третьей и четвертой четвертей периода происходит опять зарядка, но на обкладках накапливаются заряды обратного знака, а затем — разрядка конденсатора. _

В течение третьей и четвертой четвертей периода явления повторяются с той лишь разницей, что направление тока будет противоположным по сравнению с первым полупериодом.

Цепь с емкостью при выбранном начале отсчета времени в течение первой и третьей четвертей периода ( 10-13) работает в режиме генератора, возвращая запасенную ей энергию Wc«, а в течение второй и четвертой четвертей работает в режиме потребителя, запасая энергию Wcm- Следовательно, энергия, полученная цепью с емкостью за каждый полупериод, равна нулю; равна нулю и средняя мощность цепи. В этой цепи происходит только периодический обмен энергией между генератором и конденсатором без превращения ее в тепловую, механическую или химическую.

Она изменяется с двойной частотой, два раза в течение периода достигая положительного максимума UJ = /2wL и два раза такого же по величине отрицательного максимума ( 10-19). В течение первой и третьей четвертей периода она положительна, так как в магнитном поле катушки запасается энергия, причем WLw = L/J,/2. В течение второй и четвертой четвертей периода мгновенная мощность отрицательна, так как катушка отдает энергию, накопленную за предыдущую четверть периода.

Конструктивно-технологической основой ЭВМ четвертого поколения являются интегральные микросхемы с большей (БИС) и сверхбольшей (СБИС) степенями интеграции, содержащие тысячи, десятки и сотни тысяч транзисторов на одном кристалле. В первую очередь на БИС строят памяти ЭВМ.

Вычислительные возможности микроЭВМ оказались достаточными для создания на их основе в рамках ЭВМ четвертого поколения, нового по ряду эксплуатационных характеристик и способу использования типа вычислительных устройств,— персональных ЭВМ (персональных компьютеров), получивших в настоящее время широкое распространение.

В ЭВМ четвертого поколения достигается дальнейшее упрощение контактов человека с ЭВМ путем повышения уровня машинного языка, значительного расширения благодаря применению микропроцессоров функций устройств (терминалов),

Характерным для крупных ЭВМ четвертого поколения является наличие нескольких процессоров, ориентированных на выполнение определенных операций, процедур или на решение некоторых классов задач. В рамках этого поколения создаются многопроцессорные вычислительные системы с быстродействием в несколько сотен миллионов и более операций в секунду и многопроцессорные управляющие комплексы повышенной надежности (см. гл. 15).

Матричные БИС получили широкое распространение в качестве элементной базы ЭВМ четвертого поколения.

В процессе развития РЭА элементная база, на основе которой она строилась, также развивалась. Сначала широкое распространение получили электронные лампы и другие электровакуумные приборы. Ламповую аппаратуру принято считать первым поколением РЭА. Второе поколение—аппаратура на базе дискретных полупроводниковых приборов. ИМС стали элементной базой аппаратуры третьего поколения, главной особенностью которой является микроминиатюризация как элементов, так и аппаратуры в целом. Сейчас уже существует аппаратура четвертого поколения, создаваемая на интегральных микросхемах высокой степени интеграции (БИС) и функциональных микросхемах. Эта аппаратура обладает рядом важных особенностей. Изменились сложившиеся на протяжении многих лет соотношения между предприятиями, выпускавшими классические дискретные элементы аппаратуры, и предприятиями, изготавливающими из этих элементов аппаратуру. Основные электрические процессы, связанные с преобразованием и обработкой сигналов в аппаратуре третьего и четвертого поколений, протекают внутри ИМС. Роль других конструктивных элементов аппаратуры (вспомним тенденции, перечисленные перед этим) резко уменьшается.

В 50-х годах были созданы ЭВМ первого поколения на электронных лампах, а в 70-х годах появились ЭВМ четвертого поколения, выполненные на интегральных микросхемах с высокой степенью интеграции компонентов — большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные микросхемы.

В конструкциях приемоусилительных устройств МЭА четвертого поколения частотно-избирательные узлы имеют планарную конструкцию, в которой электромагнитные связи возникают только в плоскости монтажа. Устранение взаимных наводок осуществляется в этом случае применением экранирующих шин. Если верхняя крышка корпуса ячейки расположена близко к элементам бескорпусных микросборок, то электромагнитные связи могут возникнуть и в объеме (см. 1.17—1.23). Практически, за исключением аппаратуры СВЧ-диапа-зона, электромагнитными связями между элементами и компонентами ГИС, микросборок и металлической крышкой можно пренебречь и при определении высоты герметичной ячейки исходить из высоты наиболее высоких ЭРЭ микросборки. В этом случае результаты работы конструктора по миниатюризации аналоговых устройств существенно зависят от компоновочной сов-

Достижения в области материалов, технологии, лазерной и вычислительной техники дают основание предполагать, что при внедрении МЭА четвертого поколения голография будет применяться для отображения информации, а в МЭА пятого поколения, которая будет использовать достижения функциональной микроэлектроники, голографические средства отображения информации найдут самое широкое применение.

В начале 70-х годов появились первые ЭВМ четвертого поколения, характеризующиеся использованием средних (сотни вентилей на кристалле) и больших (тысячи вентилей на кристалле) интегральных схем. Для четвертого поколения ЭВМ характерно широкое применение полу-проводннковой памяти, расширенный набор команд, микропрограммирование, встроенные подпрограммы и автоматизация отладки программ, значительное повышение надежности, количественный рост и качественное разнообразие внешних устройств и каналов, наличие интерфейсов, расширение использования специализированных процессоров, создание многомашинных и мультипроцессорных вычислительных комплексов.

Дальнейшее совершенствование и развитие микроэлектроники идет по пути так называемой «вертикальной интеграции», т. е. по пути разработки и выпуска больших интегральных схем (аппаратура четвертого поколения электронной техники) с плотностью упаковки до 107.