Створення інформаційно-довідкової підсистеми САПР конструкторсько-технологічного призначення

ДИПЛОМНА РОБОТА

Створення інформаційно-довідкової підсистеми САПР конструкторсько-технологічного призначення. Інтегральні мікросхеми

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

ВСТУП 8

1. АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ

1.1 Найменування, область застосування, мета створення інформаційно-довідкової підсистем САПР конструкторсько-технологічного призначення

1.2 Завдання, які вирішуються підсистемою

1.3 Функціональні вимоги до підсистеми

2. ПЕРЕГЛЯД ОБ'ЄКТІВ ПІДЛЯГАЮТЬ ОБРОБЦІ Інформаційно-довідкова система

2.1 Класифікація інтегральних мікросхем

2.2 Умовно-графічне зображення цифрових мікросхем

2.3 діод-транзисторна логіка (ДТЛ)

2.4 транзисторних-транзисторна логіка (ТТЛ)

2.4.1 Логічні рівні ТТЛ мікросхем

2.4.2 Сімейства ТТЛ мікросхем

2.5 Логіка на комплементарних МОП транзисторах (КМДП)

2.5.1 Особливості застосування КМОП мікросхем

2.5.2 Логічні рівні КМОП мікросхем

2.5.3 Сімейства КМОП мікросхем

3. ІНФОРМАЦІЙНО-ДОВІДКОВА СИСТЕМА

3.1 Визначення та класифікація БД

3.2 Компілятор Visual C + +, версія 6

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ДОДАТОК А

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

БД - База даних

ЕОМ - Електронно-обчислювальна машина

САПР - Система автоматизації виробництва

МДП - метал діелектрик напівпровідник

МОН - метав окис напівпровідник

КМОП - компліментарний метал окис напівпровідник

РТЛ - резистивної-транзисторна логіка

ДТЛ - діод-транзисторна логіка

ТТЛ - транзисторних-транзисторна логіка

ЕСЛ - емітерний-пов'язана логіка

І ² Л - інтегральна інжекційний логіка

СУБД - система управління БД

ВСТУП

Різні можливості та межі застосування обчислювальної техніки для автоматизації проектування визначаються рівнем формалізації науково-технічних знань в конкретній галузі. Чим глибше розроблена теорія того чи іншого класу технічних систем, тим більше об'єктивних можливостей існують для автоматизації процесу їх проектування. Застосування ЕОМ при проектно-конструкторських роботах у своєму розвитку пройшло кілька стадій і зазнало значних змін.

З появою обчислювальної технiки був зроблений акцент на автоматизацію проектних завдань, що мають чітко виражений розрахунковий характер, коли реалізовувалися методики, орієнтовані на ручне проектування. Потім, у міру накопичення досвіду, стали створювати програми автоматизованих розрахунків на основі методів обчислювальної математики (параметрична оптимізація, метод кінцевих елементів і т. п.).

З впровадженням спеціалізованих термінальних пристроїв з'являються універсальні програми для ЕОМ для вирішення як розрахункових, так і деяких рутинних проектних завдань (виготовлення креслень, специфікацій, текстових документів і т. п.). В останні роки велика увага приділяється автоматизації розрахунково-конструкторських робіт при проектуванні типових вузлів і агрегатів, коли синтез конструкції проводиться евристично, а основні параметри вибираються і оптимізуються в інтерактивному режимі діалогу проектувальника та ЕОМ.

Сучасне виробництво досягло тієї стадії розвитку, на якій технологічні процеси представляють собою складні послідовності операцій, що вимагають точного уявлення, обліку і розподілу. Ручне або автоматизоване виконання цих операцій на рівні представлення важко. Вирішення цих завдань можливе при використанні інформаційно-довідкової підсистем САПР конструкторсько-технологічного призначення.

Впровадження інформаційно-довідкових підсистем САПР конструкторсько-технологічного призначення на перших етапах розвитку промисловості підвищило продуктивність праці, тому що дало можливість в автоматизованому режимі виробляти управління інформацією на різних стадіях виробництва, а також у різних його відділах.

Для обробки та зберігання інформації на всіх стадіях виробництва застосовуються інформаційно-довідкові системи. Які містять інформацію про об'єкти використовуються на виробництві, їх характеристику, призначення, маркування і т.д.

1. АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ

Розробляється підсистема, звана «Інформаційно-довідкова підсистема САПР конструкторсько-технологічного призначення. «Інтегральні мікросхеми» призначена для обліку, збору, змісту довідкової інформації для конструкторсько-технологічних цілей. Мета розробки - забезпечити інформаційно-довідкову підсистему, яка забезпечить автоматизований доступ і облік інформації за допомогою розробленої спеціально для цих цілей базою даних (БД). Інформаційно-довідкова підсистема повинна використовуватися в цілях надання інформації відразу в міру її необхідності, повинна бути також функція додавання інформації, так як жорстка БД швидко застаріє і в ній пропаде необхідність.

На етапах створення такої БД виникають деякі проблеми:

потрібно врахувати доступ до БД різних категорій робітників;
відображається інформація повинна бути найбільш повною;
БД не повинна містити дані, які не належать даній підсистемі.

1.2 Завдання вирішуються підсистемою

Завдання, які вирішуються підсистемою, полягають у забезпеченні інформацією про б об'єкти, що підлягають для розробки систем або їх технологічного забезпечення. Зі всіх завдань, які повинні вирішуватися подібними системами слід виділити наступні:

Забезпечення розподілу мікросхем за типом, корпусу, параметрами і т.д.
Можливість додавання і коректування інформації в даній підсистемі
Забезпечення легкості роботи і пошуку інформації
Надання найбільш повної інформації про об'єкти
Облік наявних мікросхем

1.3 Функціональні вимоги до підсистеми

Підсистема повинна забезпечувати наступні функціональні можливості автоматизована система обліку інтегральних мікросхем:

1) додавання нових об'єктів в базу даних (БД);

2) зміна характеристик об'єктів бази даних;

3) видалення об'єктів з бази даних.

При додаванні бази даних вибір загальних характеристик (найменування, код, тощо) об'єкта покладається на оператора. Параметри обліку про зміну кількості і наявність мікросхем на виробництві оператор використовує дану підсистему не має право змінювати ці параметри вручну.

Підсистема забезпечує оновлення існуючих мікросхем за рахунок об'єктно-орієнтованої структури програмного комплексу - перекомпонування без зміни базових об'єктів програмного комплексу.

2. ПЕРЕГЛЯД ОБ'ЄКТІВ ПІДЛЯГАЮТЬ ОБРОБЦІ Інформаційно-довідкова система

2.1 Класифікація і позначення цифрових мікросхем

Інтегральна мікросхема це мікроелектронний виріб, що складається з активних (транзисторів) і пасивних (діодів, резисторів, конденсаторів) елементів, а також з з'єднують їх провідників, яке виготовляється в єдиному технологічному процесі в об'ємі напівпровідника або на поверхні діелектричного підстави, укладено в корпус і являє собою нероздільне ціле. Іноді її називають інтегральної схема, іноді мікросхемою, відповідно, можливі скорочені позначення ІМС, ІС, МС.

За технологією виготовлення мікросхеми діляться на три різновиди: напівпровідникові (найпоширеніші), плівкові (майже не випускаються) і гібридні (випускають трохи і випуск скорочують).

У напівпровідникових мікросхемах всі елементи і їх з'єднання виготовляються в об'ємі (всередині) і частково на поверхні напівпровідника. Іноді напівпровідникову мікросхему називають твердотільної схемою, що є буквальним перекладом з англійської мови (solid state).

У плівковою мікросхемі всі елементи і їх з'єднання виконані у вигляді плівок з провідних і діелектричних матеріалів на діелектричному підставі. У цих мікросхемах немає транзисторів і діодів.

У гібридних мікросхемах пасивні елементи і сполучні провідники виготовляють за плівкової технології, а безкорпусні транзистори і діоди, виготовлені окремо по напівпровідникової технології, з'єднують тонкими дротами діаметром 0,04 мм з контактними майданчиками.

За функціональним призначенням мікросхеми діляться на дві категорії:

- Аналогові, обробні сигнали, що змінюються за законом безупинної функції;

- Цифрові, обробні цифрові сигнали.

Транзистори, що застосовуються в цифрових мікросхемах, бувають двох типів:

- Звичайні (n-p-n або p-n-p) біполярні транзистори;

- Польові (уніполярні) транзистори.

У цифрових мікросхемах застосовуються польові транзистори тільки з ізольованим затвором, що мають структуру: метал (затвор), діелектрик (ізоляція затвора), напівпровідник (канал, стік-витік), скорочено МДП, а так як в якості діелектрика зазвичай використовується окис кремнію, то зазвичай ці транзистори, а також мікросхеми на них скорочено називають МОП. Найчастіше в цифрових мікросхемах використовують пари МОП транзисторів, що доповнюють один одного по провідності каналу, такі мікросхеми називають КМОП від слова комплементарний, що означає доповнює.

У залежності від елементів, на яких зібрані вхідні і вихідні каскади мікросхем, від схемних особливостей цих каскадів цифрові мікросхеми діляться на кілька груп або, так званих "логік" (тут під словом "логіка" мається на увазі логічний елемент або електронний ключ):

1. РТЛ, - резистивної-транзисторна логіка, в якій на входах варто резистивний суматор струмів, який реалізує для позитивної логіки функцію АБО, вихідний каскад зібраний на транзисторному инвертор;

2. ДТЛ, - діод-транзисторна логіка, в якій на входах коштує кілька діодів, що реалізують функцію І або АБО, вихідний каскад на транзисторах;

3. ТТЛ, - транзисторних-транзисторна логіка, в логічних елементах якої до входів підключені емітери многоеміттерного транзистора; за допомогою цього многоеміттерного транзистора реалізується функція І, вихідний каскад зібраний на транзисторах;

4. ЕСЛ, - емітерний-пов'язана логіка, в якій на входах стоять транзистори, емітери яких пов'язані один з одним;

5. nМОП, pМОП, - МОП логіка, всі елементи якої виконані на МОП транзисторах з провідністю каналу n-типу (n-МОП) або p-типу (p-МОП);

6. КМОП, - логіка, всі елементи якої виконані на двох типах МОП транзисторів nМОП і pМОП, доповнюють один одного, тобто компліментарних;

7. І ² Л, - інтегральна інжекційний логіка, в якій відсутні резистори; інжекція носіїв в область бази транзистора здійснюється за допомогою активних генераторів струму, виконаних на p-n-p транзисторах, тоді як сам базовий інвертор, - на n-p-n транзисторах .

За прийнятою у нас системі позначення мікросхеми має складатися з чотирьох основних елементів:

1) цифра, відповідна конструктивно-технологічної групі (1, 5, 6, 7, - напівпровідникові мікросхеми, з них 7, - безкорпусні; 2, 4, 8, - гібридні мікросхеми, 3, - інші, в тому числі плівкові, вакуумні , керамічні і т.д.);

2) дві, а останнім часом три цифри, що позначають порядковий номер розробки серії мікросхем;

3) дві букви, що позначають функціональне призначення мікросхеми; перша буква відповідає підгрупі (зараз дев'ятнадцять підгруп), друга, - видом (від трьох до сімнадцяти видів у підгрупі);

4) порядковий номер розробки даної мікросхеми усередині свого виду у цій серії.

Номером серії мікросхеми вважають перші три або чотири цифри. Для мікросхем, використовуваних у пристроях широкого застосування, перед номером серії ставиться літера К. Для характеристики матеріалу і типу корпусу мікросхеми після букви До можуть бути додані наступні літери: Р, - для пластмасового корпусу другого виду, М, - для керамічного, металевого та склокерамічного корпусу другого типу. У кінці позначення мікросхеми може бути додана буква, що конкретизує один з основних її параметрів.

Наприклад: КМ155ЛА3, К561ІЕ33, 564ЛА7, КР565РУ8Г.

Корпуси цифрових мікросхем бувають в основному двох видів:

1. Планарні (плоскі), у цих мікросхем умовне позначення корпусу починається з цифри 4; висновки числом від чотирнадцяти до сорока двох розташовані з двох сторін мікросхеми з кроком 1.25 мм, прямі, припаюються, як правило, до доріжок друкованої плати на стороні установки мікросхем; такі корпусу часто називають SOIC (small outline integrated cirquit, - мікросхема в малому корпусі з висновками, не лежать в одну лінію). Іноді такий тип корпусу називають скорочено, - SO.

Малюнок 2.1 - Планарний корпус мікросхеми

2. Корпус dip - dual in line package, - у дві лінії розташовані висновки (іноді цей тип корпусу називають DIL, іноді, щоб вказати, що корпус виготовлений з пластмаси - PDIP, plastic DIP), - корпус мікросхеми, у якої позначення корпусу починається з цифри 2; висновки числом від чотирнадцяти до сорока двох з двох сторін мікросхеми з кроком зазвичай 2,5 мм, вигнуті під кутом 90 ^0, припаюються тільки в отворах друкованих плат.

Малюнок 2.2 - DIP корпус мікросхеми

Вітчизняні ТТЛ мікросхеми в планарних корпусах часто мають у позначенні серії другу цифру 3 (133, 136), вони зазвичай випускаються для спеціального застосування при температурі від - 60 ⁰ C до 125 ⁰ C, а в dip-корпусах мають другу цифру 5 (155, 1531), випускаються для широкого застосування при температурі від - 10 ⁰ C до 70 ⁰ C.

Серед мініатюризував сучасних корпусів мікросхем, призначених для припаювання тільки на стороні установки мікросхем, можна як приклад навести такі:

- SOIC - small outline integrated circuit, при позначенні SN ... DW

Малюнок 2.3 - SOIC - small outline integrated circuit, при позначенні SN ... DW

У Європі в позначенні ТТЛ мікросхем є числа 54 для мікросхем спеціального (військового) застосування, і 74, - для широкого (цивільного) застосування. Букви в кінці зарубіжних позначень означають: L, - низьке споживання потужності, але низька швидкодія; H, - висока швидкодія, але і велике споживання потужності; S, - з діодами Шотткі (Sсhottky); A, - покращені, перспективні від слова Advance ( вільний переклад "аванс"); F, - швидкі від слова Fast - швидкий.

У позначення зарубіжних КМОП (CMOS) мікросхем зазвичай входить число 40 (CD4011B).

2.2 Умовно-графічне зображення цифрових мікросхем

Цифрова або мікропроцесорна мікросхема, її елемент чи компонент; цифрова мікроскладаннях, її елемент чи компонент позначаються на принципових схемах умовно-графічним позначенням відповідно до ГОСТ2.743-91. Умовно-графічне позначення мікросхеми має форму прямокутника, до якого підводять лінії висновків. Умовно-графічне позначення мікросхеми може містити три поля: основне і два додаткових, які мають у своєму розпорядженні ліворуч і праворуч від основного (малюнок 1). У першому рядку основного поля умовно-графічне позначення поміщають позначення функції, виконуваної елементом. У наступних рядках основного поля мають у своєму розпорядженні інформацію по ГОСТ 2.708.

Малюнок 2.4. Умовно-графічне зображення цифрових мікросхем

У додаткових полях вміщують інформацію про призначення висновків (мітки висновків, покажчики). Додаткові поля на умовно-графічному зображенні цифрових мікросхем можуть бути відсутні. Входи на умовно-графічному зображенні цифрових мікросхем розташовують зліва, а виходи - справа. Номери висновків мікросхем поміщають над лінією виведення ближче до зображення мікросхеми.

2.3 діод-транзисторна логіка (ДТЛ)

Найбільш простий логічний елемент виходить за допомогою діодів. Схема такого елемента наведена на малюнку 1.

Малюнок 2.5. Принципова схема логічного елемента "2И", виконаного на діодах

У цій схемі при подачі нульового потенціалу на кожній із входів (або на обидва відразу) через резистор буде протікати струм і на його опорі виникне падіння напруги. У результаті на виході схеми одиничний потенціал буде тільки якщо подати одиничний потенціал відразу на обидва входи мікросхеми. Тобто схема реалізує функцію "2И".

Кількість входів елемента "І" залежить від кількості діодів. Якщо використовувати два діоди, то вийде елемент "2И", якщо три діода - то "3І", якщо чотири діода, то "4И", і так далі. У мікросхемах випускається максимальний елемент "8И".

Наведена схема має такий недолік, як зсув логічних рівнів на виході мікросхеми. Напруга нуля і напруга одиниці на виході схеми вище вхідних рівнів на 0.7 В. Це викликано падінням напруги на вхідних діодах. Компенсувати цей зсув рівнів можна діодом, включеному на виході схеми, як це показано на малюнку 2.

Малюнок 2.6 Принципова схема вдосконаленого логічного елемента "2И", виконаного на діодах

У цій схемі логічні рівні на вході і виході схеми однакові. Більш того, схема на малюнку 2 буде нечутлива не тільки до вхідних напруг, великим напруги живлення схеми, але і до негативних вхідним напруженням. Діоди витримують напругу до сотень вольт. Тому така схема досі використовується для захисту цифрових пристроїв від перевантажень по напрузі, що виникають, наприклад, в ланцюгах, що виходять за межі пристрою. Природно, що для захисту одного входу достатньо одного діода на вході елемента. У результаті виходить тільки схема захисту без функції "І".

Однак нова схема не може каскадувати, так як виробляє тільки випливає струм, а для наступного каскаду потрібно втікають вихідний струм схеми. Тому до схеми діодного логічного елемента "І" зазвичай підключається двотактний підсилювач на біполярних транзисторах. Схема такого елемента наведена на малюнку 2.7.

Малюнок 2.7. Принципова схема базового елементу ДТЛ мікросхеми

Підсилювач, використаний у схемі на малюнку 3, дозволяє виробляти як втікає, так і витікаючий вихідний струм. Проте слід пам'ятати, що це джерело напруги, і якщо не обмежити вихідний струм мікросхеми, то можна вивести її з ладу.

Наведений на рисунку 3 логічний елемент використовується в таких сучасних серіях мікросхем як 555, 533, 1531, 1533. У цих серіях мікросхем для підвищення швидкодії застосовуються транзистори і діоди Шотткі.

Зверніть увагу, що транзистор VT1 інвертує сигнал на виході елемента "І". Тобто замість логічної 1 на виході присутній логічний 0. І навпаки замість логічного нуля на виході присутня логічна одиниця, а схема в цілому реалізує функцію "2І-НЕ":

Умовно-графічне зображення такого логічного елемента показано на малюнку 4, а таблиця істинності наведена в таблиці 1.

Малюнок 2.8. Умовно-графічне зображення елементу "2І-НЕ".

Таблиця 2.1. Таблиця істинності схеми, яка виконує логічну функцію "2І-НЕ"

x1	x2	F
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

На основі базового елементу будується і інвертор. У цьому випадку на вході використовується тільки один діод. Схема ДТЛ інвертора наведена на рисунку 5.

Малюнок 2.9. Принципова схема інвертора ДТЛ мікросхеми

До складу сучасних серій мікросхем крім елементів "І" входять логічні елементи "АБО" транзистори VT2 з'єднуються паралельно в точках "а" і "б", показаних на малюнку 3, а вихідний каскад використовується один. Схема логічного елемента "2ИЛИ-НІ" наведена на малюнку 6.

Малюнок 2.10. Принципова схема логічного елемента "2ИЛИ-НІ" ДТЛ мікросхеми

Схеми "АБО-НЕ" у цих серіях мікросхем має позначення ЛЕ. Наприклад схема К555ЛЕ1 містить в одному корпусі чотири елементи "2ИЛИ-НІ". Таблиця істинності, реалізована цією схемою, наведена в таблиці 2, а умовно-графічне зображення такого елемента показано на малюнку 7.

Малюнок 2.11. Умовно-графічне зображення елементу "2ИЛИ-НІ"

Таблиця 2.2 Таблиця істинності схеми, яка виконує логічну функцію "2ИЛИ-НІ"

x1	x2	F
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

2.4 транзисторних-транзисторна логіка (ТТЛ)

У ТТЛ схемах замість паралельного з'єднання діодів використовується многоеміттерний транзистор. Фізика роботи цього елемента не відрізняється від роботи діодного елемента "2И". Високий потенціал на виході многоеміттерного транзистора виходить тільки в тому випадку, коли на обох входах елемента (емітера транзистора) присутній високий потенціал (тобто немає емітерного струму). Принципова схема типового елемента ТТЛ мікросхеми наведена на малюнку 1.

Малюнок 2.12. Принципова схема типового елемента ТТЛ мікросхеми

Умощняющій підсилювач, як і в діод-транзисторному елементі, інвертує сигнал на виході схеми. За такою схемою виконані базові елементи мікросхем серій 155, 131, 155 та 531. Схеми "І-НІ" в цих серіях мікросхем зазвичай має позначення ЛА. Наприклад, схема К531ЛА3 містить в одному корпусі чотири елементи "2І-НЕ". Таблиця істинності, реалізована цією схемою, наведена в таблиці 1, а умовно-графічне позначення цих елементів наведено на малюнку 2.

Малюнок 2.13 Умовно-графічне зображення елементу "2І-НЕ"

Таблиця 2.3. Таблиця істинності схеми, яка виконує логічну функцію "2І-НЕ"

x1	x2	F
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

На основі базового елементу будується і інвертор. У цьому випадку на вході використовується тільки один діод. Схема ТТЛ інвертора наведена на рисунку 3.

Малюнок 2.14. Принципова схема інвертора ТТЛ мікросхеми

При необхідності об'єднання декількох логічних елементів "І" за схемою "АБО" (або при реалізації логічних елементів "АБО") транзистори VT2 з'єднуються паралельно в точках "а" і "б", показаних на рисунку 8, а вихідний каскад використовується один. У результаті швидкодія такого досить складного елементу виходить точно таким же як і у одиночного елемента "2І-НЕ". Принципова схема логічного елемента "2И-2ИЛИ-НІ" наведена на рисунку 4.

Малюнок 2.15. Принципова схема ТТЛ мікросхеми "2И-2ИЛИ-НІ"

Використання таких елементів буде показано пізніше, а умовно-графічне зображення елементу "2И-2ИЛИ-НЕ" наведено на рисунку 5. Такі елементи містяться в цифрових мікросхемах із позначенням ЛР.

Малюнок 2.16. Умовно-графічне позначення елемента "2И-2ИЛИ-НІ" ТТЛ мікросхем

Схеми "АБО-НІ" в ТТЛ серіях мікросхем зазвичай має позначення ЛЕ. Наприклад схема К1531ЛЕ5 містить в одному корпусі чотири елементи "2ИЛИ-НІ".

Так як і в схемах ТТЛ і в схемах ДТЛ використовується однаковий вихідний підсилювач, то і рівні логічних сигналів у цих схемах однакові. Тому часто кажуть, що це ТТЛ мікросхеми, не уточнюючи за якою схемою виконаний вхідний каскад цих мікросхем. Більш того! З'явилися КМОП мікросхеми, сумісні з ТТЛ мікросхемами по логічним рівнями, наприклад К1564 (іноземний аналог SN74HCT) або К1594 (іноземний аналог SN74АСT).

2.4.1 Логічні рівні ТТЛ мікросхем

В даний час застосовуються два види ТТЛ мікросхем - з п'яти і і з трехвольтовим харчуванням, але, незалежно від напруги живлення мікросхем, логічні рівні нуля і одиниці на виході цих мікросхем збігаються. Тому додаткового узгодження між ТТЛ мікросхемами звичайно не потрібно. Допустимий рівень напруги на виході цифрового ТТЛ мікросхеми показаний на малюнку 6.

Малюнок 2.17. Рівні логічних сигналів на виході цифрових ТТЛ мікросхем

Як вже говорилося раніше, напруга на вході цифровий мікросхеми в порівнянні з виходом звичайно допускається у великих межах. Межі рівнів логічного нуля і одиниці для ТТЛ мікросхем показана на рисунку 7.

Малюнок 2.18. Рівні логічних сигналів на вході цифрових ТТЛ мікросхем

2.4.2 Сімейства ТТЛ мікросхем

Перші ТТЛ мікросхеми виявилися на рідкість вдалим рішенням, тому їх можна зустріти в апаратурі, що працює до цих пір. Це сімейство мікросхем серії К155. Стандартні ТТЛ мікросхеми - це мікросхеми, що живляться від джерела напруги +5 В. Зарубіжні ТТЛ мікросхеми отримали назву SN74. Конкретні мікросхеми цієї серії позначаються цифровим номером мікросхеми, наступним за назвою серії. Наприклад, в мікросхемі SN74S00 міститься чотири логічних елемента "2І-НЕ". Аналогічні мікросхеми з розширеним температурним діапазоном отримали назву SN54 (вітчизняний варіант - серія мікросхем К133).

Вітчизняні мікросхеми, сумісні з SN74 випускалися в складі серій К134 (низька швидкодія низьке споживання - SN74L), К155 (середнє швидкодія середнє споживання - SN74) і К131 (висока швидкодія і велике споживання). Потім були випущені мікросхеми підвищеної швидкодії з діодами Шотткі. У назві зарубіжних мікросхем в позначенні серії з'явилася буква S. Вітчизняні серії мікросхем змінили цифру 1 на цифру 5. Випускаються мікросхеми серій К555 (низька швидкодія низьке споживання - SN74LS) і К531 (висока швидкодія і велике споживання - SN74S).

В даний час вітчизняна промисловість виробляє мікросхеми серій К1533 (низька швидкодія низьке споживання - SN74ALS) і К1531 (висока швидкодія і велике споживання - SN74F).

У Європі виробляється трехвольтовий варіант ТТЛ мікросхем - SN74ALB

2.5 Логіка на комплементарних МОП транзисторах (КМДП)

Мікросхеми на комплементарних транзисторах будуються на основі МОН транзисторів з n-і p-каналами. Один і той самий потенціал відкриває транзистор з n-каналом і закриває транзистор з p-каналом. При формуванні логічної одиниці відкритий верхній транзистор, а нижній закритий. У результаті струм через мікросхему не протікає. При формуванні логічного нуля відкритий нижній транзистор, а верхній закритий. І в цьому випадку струм через мікросхему не протікає. Найпростіший логічний елемент - це інвертор. Його схема наведена на малюнку 1.

Малюнок 2.19. Принципова схема інвертора, виконаного на комплементарних МОП транзисторах

На цій схемі для спрощення розуміння принципів роботи мікросхеми не показані захисні і паразитні діоди. Особливістю мікросхем на комплементарних МОП транзисторах є те, що в цих мікросхемах в статичному режимі струм практично не споживається. Споживання струму відбувається тільки в момент перемикання мікросхеми з одиничного стану в нульовий і навпаки. Цим струмом проводиться перезаряд паразитної ємності навантаження.

Схема логічного елемента "І-НІ" на КМОП мікросхемах практично збігається з спрощеною схемою "І" на ключах з електронним управлінням, яку ми розглядали раніше. Відмінність полягає в тому, що навантаження підключається не до загального проведення схеми, а до джерела живлення. Принципова схема елемента "2І-НЕ", виконаного на комплементарних МОП транзисторах наведена на малюнку 2.

Малюнок 2.20 Принципова схема елемента "2І-НЕ", виконаного на комплементарних МОП транзисторах

У цій схемі можна було б застосувати у верхньому плечі звичайний резистор, однак при формуванні низького рівня схема постійно споживала б струм. Замість цього, як навантаження використовуються p-МОП транзистори. Ці транзистори утворюють активне навантаження. Якщо на виході потрібно сформувати високий потенціал, то транзистори відкриваються, а якщо низький - то закриваються.

У наведеній на рисунку 2 схемою струм від джерела живлення на вихід мікросхеми буде надходити через один з транзисторів, якщо хоча б на одному з входів (або на обох відразу) буде присутній низький потенціал (рівень логічного нуля). Якщо ж на обох входах буде присутній рівень логічної одиниці, то обидва p-МОП транзистора будуть закриті і на виході мікросхеми сформується низький потенціал. У цій схемі, так само як і в схемі на рисунку 1, якщо транзистори верхнього плеча будуть відкриті, то транзистори нижнього плеча будуть закриті, тому в статичному стані струм мікросхемою від джерела живлення споживатися не буде.

Умовно-графічне зображення такого логічного елемента показано на малюнку 3, а таблиця істинності наведена в таблиці 1. У таблиці 1 входи позначені як x1 і x2, а вихід - F.

Малюнок 3. Умовно-графічне зображення елементу "2І-НЕ"

Таблиця 2.5 Таблиця істинності схеми, яка виконує логічну функцію "2І-НЕ"

x1	x2	F
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Логічний елемент "АБО-НЕ", виконаний на КМОП транзисторах, представляє собою паралельне з'єднання ключів з електронним управлінням. Відмінність від схеми "2ИЛИ", розглянутої раніше, полягає в тому, що навантаження підключається не до загального проведення схеми, а до джерела живлення. Замість резистора в якості навантаження використовуються p-МОП транзистори. Принципова схема елемента "2ИЛИ-НІ", виконаного на комплементарних МОП транзисторах наведена на малюнку 4.

Малюнок 2.21. Принципова схема елемента "2ИЛИ-НІ", виконаного на комплементарних МОП транзисторах

У схемі логічного елемента "2ИЛИ-НІ" в якості навантаження використовуються послідовно включені p-МОП транзистори. У ній струм від джерела живлення на вихід мікросхеми буде надходити тільки якщо всі транзистора у верхньому плечі будуть відкриті, тобто якщо відразу на всіх входах буде присутній низький потенціал (рівень логічного нуля). Якщо ж хоча б на одному з входів буде присутній рівень логічної одиниці, то верхнє плече буде закрито і струм від джерела живлення надходити на вихід мікросхеми не буде.

Таблиця істинності, реалізована цією схемою, наведена в таблиці 2, а умовно-графічне позначення цих елементів наведено на малюнку 5.

Малюнок 2.22. Умовно-графічне зображення елементу "2ИЛИ-НІ"

Таблиця 2.6 Таблиця істинності схеми, яка виконує логічну функцію "2ИЛИ-НІ"

x1	x2	F
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

В даний час саме КМОП мікросхеми отримали найбільший розвиток. Причому спостерігається стала тенденція до зниження напруги живлення. Перші серії мікросхем такі як К1561 (іноземний аналог C4000В) мали досить широким діапазоном зміни напруги живлення (3 .. 18В). При цьому при зниженні напруги живлення в конкретної мікросхеми знижується її гранична частота роботи. Надалі, у міру вдосконалення технології виробництва, з'явилися поліпшені мікросхеми з кращими частотними властивостями і меншою напругою живлення.

2.5.1 Особливості застосування КМОП мікросхем

Першою і основною особливістю КМОП мікросхем є великий вхідний опір цих мікросхем. У результаті на вхід цієї цифрової мікросхеми може наводитися будь-яку напругу, в тому числі і рівне половині напруги живлення, і зберігатися на ньому досить довго. При подачі на вхід КМОП мікросхеми половини харчування відкриваються транзистори як у верхньому, так і в нижньому плечі вихідного каскаду мікросхеми, в результаті мікросхема починає споживати неприпустимо великий струм і може вийти з ладу. Висновок: входи цифрових мікросхем ні в якому разі не можна залишати непідключеними.

Другою особливістю КМОП мікросхем є те, що вони можуть працювати при відключеному живленні. Проте працюють вони найчастіше неправильно. Ця особливість пов'язана з конструкцією вхідного каскаду КМОП мікросхем. Повна схема КМОП інвертора наведена на малюнку 6.

Малюнок 2.23. Повна схема КМОП інвертора

Діоди VD1 і VD2 були введені для захисту вхідного каскаду від пробою статичним електрикою. У той же самий час при подачі на вхід мікросхеми високого потенціалу він через діод VD1 потрапить на шину живлення мікросхеми, і так як вона споживає досить малий струм, то мікросхема почне працювати. Проте у ряді випадків струму може не вистачити. У результаті мікросхема може працювати неправильно. Висновок: при неправильній роботі мікросхеми ретельно перевірте живлення мікросхеми, особливо висновки корпусу. При погано пропаяні виведення негативного живлення його потенціал буде відрізнятися від потенціалу загального проведення схеми.

Третя особливість КМОП мікросхем пов'язана з паразитними діодами VD3 і VD4, які можуть бути пробиті при неправильно підключеному джерелі харчування (мікросхеми ТТЛ витримують короткочасну переполюсовка харчування). Для захисту мікросхем від переполюсовки харчування слід в ланцюзі харчування передбачити захисний діод.

Четверта особливість КМОП мікросхем - це протікання імпульсного струму по ланцюгу харчування при перемиканні мікросхеми з нульового стану в одиничний і навпаки. У результаті при переході з ТТЛ мікросхем на КМОП різко збільшується рівень перешкод. У ряді випадків це важливо і доводиться відмовлятися від застосування КМОП мікросхем на користь ТТЛ або BICMOS.

2.5.2 Логічні рівні КМОП мікросхем

Логічні рівні КМОП мікросхем істотно відрізняються від логічних рівнів ТТЛ мікросхем. При відсутності струму навантаження напруга на виході КМОП мікросхеми збігається з напругою живлення (логічний рівень одиниці) або з потенціалом загального проводу (логічний рівень нуля). При збільшенні струму навантаження напруга логічної одиниці може зменшується до 2,8 В (U _п = 15В) від напруги живлення. Допустимий рівень напруги на виході цифрового КМОП мікросхеми (серія мікросхем К561) при пятівольтовом харчуванні зображений на малюнку 7.

Малюнок 2.24 Рівні логічних сигналів на виході цифрових КМОП мікросхем

Як вже говорилося раніше, напруга на вході цифровий мікросхеми в порівнянні з виходом звичайно допускається у великих межах. Для КМОП мікросхем домовилися про 30% запасі. Межі рівнів логічного нуля і одиниці для КМОП мікросхем при пятівольтовом харчуванні наведена на рисунку 8.

Малюнок 2.25 Рівні логічних сигналів на вході цифрових КМОП мікросхем

При зменшенні напруги живлення межі логічного нуля і логічної одиниці можна визначити точно так само (розділити напруга живлення на 3).

2.5.3 Сімейства КМОП мікросхем

Перші КМОП мікросхеми не мали захисних діодів на вході, тому їх монтаж представляв значні труднощі. Це сімейство мікросхем серії К172. Наступне покращене сімейство мікросхем серії К176 отримало ці захисні діоди. Воно досить поширене і в даний час. Серія К1561 завершує розвиток першого покоління КМОП мікросхем. У цьому сімействі було досягнуто швидкодію на рівні 90нс і діапазон зміни напруги живлення 3 .. 15В. Так як в даний час поширена іноземна апаратура, то наведу іноземний аналог цих мікросхем - C4000В.

Подальшим розвитком КМОП мікросхем стала серія SN74HC. Ці мікросхеми вітчизняного аналога не мають. Вони мають швидкодією 27нс і можуть працювати в діапазоні напруг 2 .. 6В. Вони збігаються з цоколевке і функціональному ряду з ТТЛ мікросхемами, але не сумісні з ними за логічним рівням, тому одночасно були розроблені мікросхеми серії SN74HCT (вітчизняний аналог - К1564), сумісні з ТТЛ мікросхемами і по логічним рівнями.

У цей час намітився перехід на трехвольтовое харчування. Для нього були розроблені мікросхеми SN74ALVC з часом затримки сигналу 5,5 нс і діапазоном живлення 1,65 .. 3,6 В. Ці ж мікросхеми здатні працювати і при 2,5 вольтовому харчуванні. Час затримки сигналу при цьому збільшується до 9нс.

Найбільш перспективним сімейством КМОП мікросхем вважається сімейство SN74AUC з часом затримки сигналу 1,9 нс і діапазоном харчування 0,8 .. 2,7 В.

3. ІНФОРМАЦІЙНО-ДОВІДКОВА СИСТЕМА

3.1 Визначення та класифікація БД

База даних - це інформаційна модель предметної області, сукупність взаємопов'язаних, що зберігаються разом при наявності такої мінімальної надмірності, яка допускає їх використання оптимальним чином для одного або декількох застосувань. Дані (файли) зберігаються в зовнішній пам'яті та використовуються в якості вхідної інформації для вирішення завдань.

СУБД - це програма, за допомогою якої реалізується централізоване керування даними, збереженими в базі, доступ до них, підтримка їх в актуальному стані.

Системи управління базами даних можна класифікувати за способом встановлення зв'язків між даними, характером виконуваних ними функцій, сфері застосування, числу підтримуваних моделей даних, характером використовуваного мови спілкування з базою даних і іншими параметрами.

Класифікація СУБД:

по виконуваних функцій СУБД поділяються на операційні та інформаційні;
по сфері застосування СУБД поділяються на універсальні і проблемно-орієнтовані;
по використовуваному мови спілкування СУБД поділяються на замкнуті, мають власні самостійні мови спілкування користувачів з базами даних, і відкриті, в яких для спілкування з базою даних використовується мова програмування, розширений операторами мови маніпулювання даними;
за кількістю підтримуваних рівнів моделей даних СУБД поділяються на одно-, дво-, трирівневі системи;
за способом встановлення зв'язків між даними розрізняють реляційні, ієрархічні та мережні бази даних;
за способом організації зберігання даних і виконання функцій обробки бази даних поділяються на централізовані і розподілені.

Системи централізованих баз даних з мережевим доступом припускають дві основні архітектури - файл-сервер або клієнт-сервер.

Архітектура файл-сервер. Передбачає виділення однієї з машин мережі в якості центральної (головний сервер файлів), де зберігається спільно використовувана централізована база даних. Всі інші машини виконують роль робочих станцій. Файли бази даних відповідно до призначених для користувача запитами передаються на робочі станції, де в основному і проводиться їх обробка. При великій інтенсивності доступу до одних і тих же даних продуктивність інформаційної системи падає.

Архітектура клієнт-сервер. Ця модель взаємодії комп'ютерів в мережі для сучасних СУБД фактично стала стандартом. Кожен з підключених до мережі і складають цю архітектуру комп'ютерів відіграє свою роль: сервер володіє і розпоряджається інформаційними ресурсами системи, клієнт має можливість користуватися ними. Крім зберігання централізованої бази даних сервер бази даних забезпечує виконання основного обсягу обробки даних. Запит на дані, що видається клієнтом (робочою станцією), породжує пошук і вилучення даних на сервері. Витягнуті дані транспортуються по мережі від сервера до клієнта. Специфікою архітектури клієнт-сервер є використання мови запиту SQL.

Сервер бази даних являє собою СУБД, паралельно обробну запити, що надійшли з усіх робочих станцій. Як правило, клієнт і сервер територіально відокремлені один від одного, і в цьому випадку вони утворюють систему розподіленої обробки даних.

Характеристиками СУБД є:

продуктивність;
забезпечення цілісності даних на рівні баз даних;
забезпечення безпеки даних;
можливість роботи в многопользовательских середовищах;
можливість імпорту та експорту даних;
забезпечення доступу до даних за допомогою мови SQL;
можливість складання запитів;
наявність інструментальних засобів розробки прикладних програм.

Продуктивність СУБД оцінюється:

часом виконання запитів;

швидкістю пошуку інформації;

часом імпортування баз даних з інших форматів;

швидкістю виконання операцій (таких як оновлення, вставка, видалення);

часом генерації звіту та іншими показниками.

Безпека даних досягається:

шифруванням прикладних програм;
шифруванням даних;
захистом даних паролем;
обмеженням доступу до бази даних (до таблиці, до словника і т.д.).

Забезпечення цілісності даних передбачає наявність засобів, що дозволяють упевнитися, що інформація в базі даних завжди залишається коректною і повною. Цілісність даних повинна забезпечуватися незалежно від того, яким чином дані заносяться в пам'ять (в інтерактивному режимі, за допомогою імпорту або за допомогою спеціальної програми). Використовувані в даний час СУБД мають засоби забезпечення цілісності даних і надійної безпеки.

Система управління базами даних управляє даними у зовнішній пам'яті, забезпечує надійне зберігання даних і підтримку відповідних мов бази даних. Важливою функцією СУБД є функція управління буферами оперативної пам'яті. Зазвичай СУБД працюють з базами даних великих розмірів, часто перевищують розміри оперативної пам'яті ЕОМ. У розвинених СУБД підтримується свій набір буферів оперативної пам'яті з власною дисципліною їх заміни.

Найбільшого поширення в даний час набули системи управління базами даних Microsoft Access і Oracle.

Етапами роботи в СУБД є:

створення структури бази даних, тобто визначення переліку полів, з яких складається кожна запис таблиці, типів і розмірів полів (числовий, текстовий, логічний і т.д.), визначення ключових полів для забезпечення необхідних зв'язків між даними і таблицями;
введення і редагування даних в таблицях баз даних за допомогою представленої за замовчуванням стандартної форми у вигляді таблиці і за допомогою екранних форм, спеціально створюваних користувачем;
обробка даних, що містяться в таблицях, на основі запитів і на основі програми;
висновок інформації з ЕОМ з використанням звітів і без використання звітів.

Реалізуються названі етапи роботи за допомогою різних команд.

Централізована база даних забезпечує простоту управління, покращене використання даних на місцях при виконанні дистанційних запитів, більш високу ступінь одночасності обробки, менші витрати на обробку.

Розподілена база даних передбачає збереження і виконання функцій управління даними в декількох вузлах і передачу даних між цими вузлами в процесі виконання запитів. У такій базі даних не тільки різні її таблиці можуть зберігатися на різних комп'ютерах, але і різні фрагменти однієї таблиці. При цьому для користувача не має значення як організовано зберігання даних, він працює з такою базою, як з централізованою.

Відомі три типи моделей опису баз даних - ієрархічна, мережна та реляційна, основна відмінність між якими полягає у характері опису взаємозв'язків і взаємодії між об'єктами та атрибутами бази даних.

Ієрархічна модель передбачає використання для опису бази даних деревовидних структур, що складаються з певної кількості рівнів. «Дерево» представляє собою ієрархію елементів, званих вузлами. Під елементами розуміється список, сукупність, набір атрибутів, елементів, що описують об'єкти.

Як приклад простий ієрархічної структури можна привести адміністративну структуру вищого навчального закладу, елементами якої є: «Університет - Факультет - Група». На кожному рівні ієрархії цієї структури можуть бути використані різні атрибути. Наприклад, атрибутами третього рівня можуть бути: спеціалізація групи, чисельний склад, прізвище старости групи та інші.

У даній моделі є кореневий вузол або просто корінь - «Університет», який знаходиться на самому верхньому рівні ієрархії, а тому не має вузлів, що стоять вище за нього. Кожен вузол моделі має тільки один вихідний, що знаходиться по відношенню до нього на більш високому рівні, а на наступних рівнях класифікації він може мати один, два або більшу кількість вузлів, або не мати їх взагалі.

Принципи ієрархії:

ієрархія завжди починається з кореневої вершини (або головного вузла);
вихідний вузол, з якого будується дерево, називається кореневим вузлом або просто коренем, причому одне дерево може мати тільки один корінь;
вузол може містити один або декілька атрибутів, що описують що знаходиться у ньому об'єкт;
породжені вузли можуть вбудовуватися в «дерево» як у горизонтальному напрямку, так і у вертикальному;
доступ до породженим вузлів можливий тільки через вихідний вузол, тому існує тільки один шлях доступу до кожного вузла.

Перевагою моделі є простота її побудови, легкість розуміння суті принципу ієрархії, наявність промислових СУБД, що підтримують дану модель. Недоліком є складність операцій по включенню в ієрархію інформації про нові об'єкти бази даних і видалення застарілої інформації.

Мережева модель описує елементарні дані і відносини між ними у вигляді орієнтованої мережі. Це такі відносини між об'єктами, коли кожен породжений елемент має більше одного вихідного і може бути пов'язаний з будь-яким іншим елементом структури. Наприклад, у структурі управління навчальним закладом породжений елемент «Студент» може мати не один, а два вихідних елементи: «Студент - Навчальна група», і «Студент - Кімната в гуртожитку».

Мережеві структури можуть бути багаторівневими і мати різну ступінь складності. Схема, в якій є хоча б один зв'язок «багато до багатьох» і яка вимагає для своєї реалізації використання складних методів, є складною схемою.

База даних, описувана мережевою моделлю, складається з областей, кожна з яких складається із записів, а останні, у свою чергу, складаються з полів. Недоліком мережевої моделі є її складність, можливість втрати незалежності даних при реорганізації бази даних. При появі нових користувачів, нових додатків та нових видів запитів відбувається зростання бази даних, що може призвести до порушення логічного представлення даних.

Реляційна модель має в своїй основі поняття «відносини», і її дані формуються у вигляді таблиць. Ставлення - це двовимірна таблиця, що має сові назву, в якій мінімальним об'єктом дій, зберігає її структуру, є рядок таблиці (кортеж), що складається з комірок таблиці - полів.

Кожен стовпець таблиці відповідає тільки однієї компоненті цього відношення. З логічної точки зору реляційна база даних представляється безліччю двовимірних таблиць різного предметного наповнення.

Залежно від змісту відносини реляційної бази даних бувають об'єктивними і зв'язківцями. Об'єктивні відносини зберігають дані про який-небудь одному об'єкті, примірнику сутності. У них один з атрибутів однозначно визначає об'єкт і називається ключем відносини або первинним атрибутом (для зручності він записується в першому стовпці таблиці). Решта атрибути функціонально залежать від цього ключа. В об'єктивному відношенні не може бути дублюючих об'єктів і в цьому - основне обмеження реляційної бази даних. Чіткий ставлення зберігає ключі декількох об'єктних відносин, за якими між ними встановлюються зв'язки.

Якщо набір атрибутів бази даних заздалегідь не фіксований, то можливі різні варіанти їх угруповання, однак, незалежно від обраного способу, повинні дотримуватися єдині вимоги. Зокрема, якщо база даних містить безліч відносин, то вони повинні мати мінімальну надмірність подання інформації; атрибути, що включаються до бази даних, повинні забезпечувати виконання масових розрахунків; при додаванні в базу даних нових атрибутів перебудова наборів відносин повинна бути мінімальною.

До достоїнств реляційної моделі відносяться: простота побудови, доступність розуміння, можливість експлуатації бази даних без знання методів і способів її побудови, незалежність даних, гнучкість структури та інші. Недоліками моделі є: низька продуктивність у порівнянні з ієрархічної і мережної моделями, складність програмного забезпечення, надмірність.

3.2 Компілятор Visual C + +, версія 6

Стандартний варіант
Професійний варіант
Корпоративний варіант
Інструменти розробника
- Інтегрований відладчик
- Вбудовані редактори ресурсів
- Додаткові утиліти
Можливості компілятора

Засоби автоматизації та макроси
ClassView
Панелі інструментів і меню
Робочі простори і файли проектів
Попередньо скомпільовані файли заголовків
MFC
Макропідстановки функцій

Опції компіляції
- General
- Debug
- C / C + +
- Link
- Resources
- MIDL
- Browse Info
- Custom Build

Нова версія VisualC + + позволет створювати будь-які програми для Windows95, 98 і NT з використанням новітніх програмних технологій і методик. Пакет програм MicrosoftVisualC + + версії 6 поставляється в трьох різних варіантах: стандартному, професійному та корпоративному.

Стандартний варіант VisualC + + (раніше він називався навчальним) містить майже всі ті ж засоби, що і професійний, але на відміну від останнього в ньому відсутні модуль Profiler, кілька майстрів, можливості по оптимізації коду і статичної компонуванні бібліотеки MFC, деякі менш важливі функції. Цей варіант найбільшою мірою підходить для студентів та інших категорій індивідуальних користувачів, чому, зокрема, сприяє і порівняно низька його ціна. Ліцензійна угода стандартного варіанту програми в новій версії, на відміну від старої, дозволяє її використання для створення комерційних програмних продуктів.

Професійний варіант В цьому варіанті програми можна створювати повнофункціональні графічні та консольні додатки для всіх платформ Win32, включаючи Windows95, 98 і NT. Перерахуємо нові можливості професійного варіанту:

• підтримка автоматичного доповнення виразів (технологія IntelHSense);
• шаблони OLEDB; • засоби візуального проектування застосувань, що працюють з базами даних
• (без можливості модифікації даних).

Корпоративний варіант За допомогою корпоративного варіанту VisualC + + ви можете створювати додатки типу клієнт / сервер для роботи в Internet або в корпоративному середовищі (intranet). Купуючи корпоративний варіант програми, ви отримуєте в своє розпорядження не тільки всі можливості професійного варіанту, але і ряд додаткових коштів, включаючи:

• Microsoft Transaction Server;

• засоби візуального проектування застосувань, що працюють з базами даних;

• модуль SQL Editor;

• модуль SQL Debugger;

• класи бібліотеки MFC для доступу до баз даних;

• ADO Data-Bound Dialog Wizard;

• Підтримка технології Remote Automation;

• Visual SourceSafe.

Компілятор MicrosoftVisualC + + містить також засоби, що дозволяють в середовищі Windows розробляти програми для інших платформ, у тому числі для AppleMacintosh. Крім того, програма оснащена редакторами растрових зображень, значків, покажчиків миші, меню і діалогових вікон, що дозволяють працювати з перерахованими ресурсами безпосередньо в інтегрованому середовищі.

Торкнувшись теми інтеграції, слід згадати про майстра ClassWizard, що допомагає в найкоротші терміни створювати додатки OLE з використанням бібліотеки MFC. Інструменти розробника Нова версія компілятора MicrosoftVisualC + + містить безліч інтегрованих засобів візуального програмування. Нижче перераховані утиліти, які ви можете використовувати безпосередньо з VisualC + +. Інтегрований відладчик Розробники компанії Microsoft вбудували початковий відладчик CodeView безпосередньо в середу VisualC + +. Команди налагодження викликаються з меню Debug. Вбудований відладчик дозволяє покроково виконувати програму, переглядати і змінювати значення змінних і багато іншого.

Вбудовані редактори ресурсів дозволяють створювати і модифікувати ресурси Windows, такі як растрові зображення, покажчики миші, значки, меню, діалогові вікна і т.д. Редактор діалогових вікон - це досить зручний засіб, що дозволяє легко і швидко створювати складні діалогові вікна. За допомогою цього редактора у розроблювальне діалогове вікно можна включити будь-які елементи керування (наприклад, написи, кнопки, прапорці, списки і т.д.). При цьому ви можете змінювати як зовнішній вигляд елементів управління, так і їх властивості (поряд із властивостями самого діалогового вікна). Редактор зображень дозволяє швидко створювати і редагувати власні растрові зображення, значки і покажчики миші. Користувальницькі ресурси даного типу зберігаються у файлі з розширенням RC і включаються у файли сценаріїв ресурсів. Редактор двійкових кодів дозволяє вносити зміни безпосередньо в двійковий код ресурсу. Редактор двійкових кодів слід використовувати тільки для перегляду ресурсів або внесення дрібних змін в ті з них, тип яких не підтримується в VisualC + +. Редактор рядків являє собою ресурс, що містить список ідентифікаторів і значень всіх строкових написів, що використовуються в додатку. Наприклад, в цій таблиці можуть зберігатися повідомлення, що відображаються у рядку стану. Кожна програма містить єдину таблицю рядків. Наявність єдиної таблиці дозволяє легко змінювати мову інтерфейсу програми - для цього досить перевести на іншу мову рядки таблиці, не зачіпаючи код програми.

Додаткові утиліти ActiveX Control Test Container За допомогою цієї утиліти, розробленої фахівцями Microsoft, ви можете швидко протестувати створені вами елементи управління. При цьому можна змінювати їх властивості та характеристики. APITextViewer Дана утиліта дозволяє переглядати оголошення констант, функцій і типів даних Win32 API, а також копіювати ці оголошення в додатки VisualBasic або в буфер обміну. AVIEditor Ця утиліта дозволяє переглядати, редагувати і об'єднувати AVI-файли. DataObjectViewer Утиліта DataObjectViewer відображає список форматів даних, пропонованих об'єктами ActiveX і OLE, які знаходяться в буфері обміну або беруть участь в операції перетягування (drag-and-drop). DDESpy ця утиліта призначена для відстеження всіх DDE-повідомлень. DocFileViewer ця утиліта відображає вміст складових OLE-документів. ErrorLookup ErrorLookup ця утиліта дозволяє переглядати і аналізувати різноманітні повідомлення про помилки. HeapWalkUtility Ця утиліта виводить список блоків пам'яті, розміщених у зазначеній динамічній області (купі). HelpWorkshop Ця утиліта дозволяє створювати і редагувати файли довідки. OLE Client / Server, Tools іView Утиліта OLEViewer відображає інформацію про об'єкти ActiveX і OLE, інстальованих на вашому комп'ютері. Ця утиліта також дозволяє редагувати реєстр і переглядати бібліотеки типів. Утиліти OLE Client і OLE Server призначені для тестування OLEкліентов і серверів. TheProcessViewer Ця утиліта дозволяє стежити за станом виконуються процесів і потоків. ROTViewer Ця утиліта відображає інформацію про об'єкти ActiveX і OLE, в даний момент завантажених в пам'ять. Spy + + Ця утиліта виводить відомості про виконуються процесах, потоках, що існують вікнах і віконних повідомленнях. StressUtility Ця утиліта дозволяє захоплювати системні ресурси і використовується для тестування системи в ситуаціях, пов'язаних з нестачею системних ресурсів. У число захоплюваних ресурсів входять глобальна і призначена для користувача динамічні області (купи), динамічна область GDI, вільні області дисків і дескриптори файлів. Утиліта Stress може виділяти фіксовану кількість ресурсів, а також проводити виділення у відповідь на отримання різних повідомлень. Крім того, утиліта здатна вести журнал подій, що допомагає виявляти і відтворювати аварійні ситуації у роботі програми. MFC Tracer Ця утиліта дозволяє встановлювати прапори трасування у файлі AFX.INI. За допомогою даних прапорів можна вибрати типи повідомлень, які будуть надсилатися додатком у вікно налагодження. Таким чином, утиліта Tracer є засобом налагодження. UUIDGenerator Ця утиліта призначена для генерації універсального унікального ідентифікатора (UUID), який дозволяє клієнтським і серверним додаткам розпізнавати один одного. WinDiff Ця утиліта дає можливість порівнювати вміст файлів і папок. Zooming Цю утиліту можна використовувати для захоплення і перегляду у збільшеному вигляді вибраної області на робочому столі.

Компілятор VisualC + + містить багато нових інструментальних засобів і поліпшених можливостей. У наступних параграфах дається їх короткий огляд. Засоби автоматизації і макроси За допомогою сценаріїв VisualBasic ви можете автоматизувати виконання рутинних і завдань, що повторюються. VisualC + + дозволяє записувати в макрокомандах самі різні операції зі своїми компонентами, включаючи відкриття, редагування і закриття документів, зміна розмірів вікон. Можна також створювати надбудовні модулі, інтегруючи їх у середовище з використанням об'єктної моделі VisualC + +. ClassView Вкладка ClassView тепер дозволяє працювати з класами Java так само, як з класами C + +.

Ви можете переглядати і редагувати інтерфейси СОМ-об'єктів, створених на базі MFC або ALT, а також розбивати класи по папках зручним для вас чином. Стало легше налаштовувати панелі інструментів і меню у відповідності з вашими вподобаннями. Зокрема, ви можете виконувати наступні дії:

додавати меню в панель інструментів;
додавати і видаляти команди меню і кнопки панелі інструментів;
замінювати кнопки панелі інструментів відповідними командами меню;
створювати копії команд меню або кнопок панелей інструментів на різних панелях, з тим щоб полегшити доступ до них у різних ситуаціях;
створювати нові панелі інструментів і меню;
настроювати зовнішній вигляд існуючих панелей інструментів і меню;
призначати команди меню новим кнопкам панелей інструментів.

Файли робочого простору тепер мають розширення DSW (раніше використовувалося розширення MDP). Створювані проекти записуються у файли двох типів: внутрішні (DSP) і зовнішні (МАК). Файли з розширенням DSP створюються при виборі нового проекту або при відкритті файлу проекту, створеного в ранній версії програми. Щоб зберегти проект в зовнішньому файлі з розширенням МАК, використовуйте команду Export Makefile з меню Project. Проекти тепер можуть містити активні документи, наприклад, електронні таблиці або текстові документи Word. Ви можете редагувати їх, навіть не покидаючи VisualStudio. Коли створюється нове робоче простір, VisualC + + створює файл імя_рабочегo_npocmpaнcтвa.DSW. Ці файли більше не містять даних, специфічних для вашого комп'ютера. Попередньо скомпільовані файли заголовків VisualC + + поміщає опису типів даних, прототипи функцій, зовнішні посилання та оголошення функцій-членів у спеціальні файли, звані файлами заголовків. Ці файли містять важливі визначення, необхідні в багатьох місцях програми. Частини файлів заголовків зазвичай повторно компілюються при компіляції кожного з включають їх модулів. На жаль, повторна компіляція значно уповільнює роботу компілятора.

VisualC + + дозволяє істотно прискорити цей процес за рахунок можливості попередньої компіляції файлів заголовків. Хоча ідея не нова, для її реалізації фахівці Microsoft використовували принципово новий підхід. Попередньою компіляції може піддатися тільки "стабільна" частина файлу; залишилася ж частина, яка згодом може модифікуватися, буде компілюватися разом з додатком.

Це засіб зручно застосовувати, наприклад, в тому випадку, коли в процесі розробки додатку доводиться часто змінювати програмний код, зберігаючи опис класів. Попередня компіляція файлів заголовків призведе до значного прискорення роботи з програмою і в тих випадках, коли заголовки містять в собі більше програмного коду, ніж основний модуль.

Компілятор VisualC + + передбачає, що поточний стан робочого середовища ідентично тому, що було при компіляції заголовків. У разі виявлення будь-яких конфліктів буде видано попередження. Такі ситуації можуть виникати при зміні моделі використання пам'яті, значень визначених констант або опцій налагодження / компіляції.

На відміну від багатьох інших компіляторів C + +, VisualC + + не обмежується попередньої компіляцією тільки файлів заголовків. Завдяки можливості проводити компіляцію до заданої точки програми ви можете попередньо скомпілювати навіть якусь частину основного модуля. У цілому, процедура попередньої компіляції використовується для тих частин програмного коду, які ви вважаєте стабільними; таким чином значно скорочується час компіляції частин програми, змінюються в процесі роботи над нею.

Програми Windows прості у використанні, але створювати їх досить складно. Програмістам доводиться вивчати сотні різних API-функцій. Щоб полегшити їх працю, фахівці Microsoft розробили бібліотеку MicrosoftFoundationClasses-MFC. Використовуючи готові класи C + +, можна набагато швидше і простіше вирішувати багато завдань. Бібліотека MFC істотно полегшує програмування в середовищі Windows. Ті, хто володіє достатнім досвідом програмування на C + +, можуть доопрацьовувати класи чи створювати нові, похідні від існуючих.

Класи бібліотеки MFC використовуються як для управління об'єктами Windows, так і для вирішення певних загальносистемних завдань. Наприклад, в бібліотеці є класи для управління файлами, рядками, часом, обробкою виключень і інші.

По суті, в MFC представлені практично всі функції WindowsAPI. У бібліотеці є засоби обробки повідомлень, діагностики помилок та інші засоби, звичайні для додатків Windows. MFC володіє наступними перевагами.

Представлений набір функцій і класів відрізняється логічністю і повнотою. Бібліотека MFC відкриває доступ до всіх часто використовуваних функцій WindowsAPI, включаючи функції управління вікнами додатків, повідомленнями, елементами управління, меню, діалоговими вікнами, об'єктами GDI (GraphicsDeviceInterface-інтерфейс графічних пристроїв), такими як шрифти, пензлі, пір'я і растрові зображення, функції роботи з документами і багато іншого.
Функції MFC легко вивчати. Фахівці Microsoft доклали всіх зусиль для того, щоб імена функцій MFC і пов'язаних з ними параметрів були максимально близькі до їх еквівалентів з WindowsAPI. Завдяки цьому програмісти легко зможуть розібратися в їх призначенні.
Програмний код бібліотеки досить ефективний. Швидкість виконання додатків, заснованих на MFC, буде приблизно такою ж, як і швидкість виконання додатків, написаних на С з використанням стандартних функцій WindowsAPI, а додаткові витрати оперативної пам'яті будуть дуже незначними.
• MFC містить засоби автоматичного управління повідомленнями. Бібліотека MFC усуває необхідність в організації циклу обробки повідомлень - поширеного джерела помилок у Windows-додатках. У MFC передбачений автоматичний контроль за появою кожного повідомлення. Замість використання стандартного блоку switch / case всі повідомлення Windows зв'язуються з функціямічленамі, виконують відповідну обробку.
MFC дозволяє організувати автоматичний контроль за виконанням функцій. Ця можливість реалізується за рахунок того, що ви можете записувати в окремий файл інформацію про різні об'єкти і контролювати значення змінних-членів об'єкта в зручному для розуміння форматі.
MFC має чіткий механізм обробки виняткових ситуацій. Бібліотека MFC була розроблена таким чином, щоб тримати під контролем поява таких ситуацій. Це дозволяє об'єктам MFC відновлювати роботу після появи помилок типу "outofmemory" (нестача пам'яті), неправильного вибору команд меню або проблем із завантаженням файлів або ресурсів.
MFC забезпечує динамічне визначення типів об'єктів. Це надзвичайно потужне програмне засіб, що дозволяє відкласти перевірку типу динамічно створеного об'єкта до моменту виконання програми. Завдяки цьому ви можете вільно маніпулювати об'єктами, не піклуючись про попередньому описі типу даних. Оскільки інформація про тип об'єкта повертається під час виконання програми, програміст звільняється від цілого етапу роботи, пов'язаного з типізацією об'єктів.
MFC може використовуватися спільно з підпрограмами, написаними на мові С. Важливою особливістю бібліотеки MFC є те, що вона може "співіснувати" з додатками, заснованими на WindowsAPI. В одній і тій же програмі програміст може використовувати класи MFC і викликати функції WindowsAPI. Така прозорість середовища досягається за рахунок узгодженості програмних позначень в обох архітектурах. Іншими словами, файли заголовків, типи і глобальні константи MFC не конфліктують з іменами з WindowsAPI. Ще одним ключовим моментом, що забезпечує таку взаємодію, є узгодженість механізмів управління пам'яттю.
MFC може бути використана для створення програм, що працюють в середовищі MSDOS. Бібліотека MFC була створена спеціально для розробки додатків в середовищі Windows. У той же час багато класів надають об'єкти, часто використовуються для введення / висновку файлів і маніпулювання рядковими даними. Такі класи загального призначення можуть застосовуватися в додатках як Windows, так і MS-DOS.

Макропідстановки функцій Компілятор MicrosoftVisualC + + підтримує можливість макропідстановки функцій. Це означає, що виклик будь-якої функції з будь-яким набором інструкцій може бути замінений безпосередній підстановкою тіла функції. Багато компілятори C + + дозволяють виробляти макропідстановки тільки для функцій, що містять певні оператори і вирази. Наприклад, іноді виявляється неможливою макропідстановки функцій, що містять оператори switch, while і for. VisualC + + не накладає обмежень на вміст функцій. Щоб задати параметри макропідстановки, виберіть в меню Project команду Settings, потім активізуйте вкладку C / C + + і, нарешті, виберіть елемент Optimizations зі списку Category.

Компілятор MicrosoftVisualC + + надає величезні можливості в плані оптимізації додатків, в результаті чого ви можете отримати виграш як щодо розміру програми, так і у відношенні швидкості її виконання, незалежно від того, що являє собою ваш додаток. Наведені нижче опції компіляції дозволяють оптимізувати програмний код, скорочуючи його розмір, час виконання і час компіляції. Щоб отримати до цих опцій доступ, потрібно в меню Project вибрати команду Settings.

На вкладці General можна включити або відключити можливість використання бібліотеки MFC (список MicrosoftFoundationClasses). Тут також можна вказати папки, в які компілятор буде поміщати проміжні (поле Intermediatefiles) і вихідні (поле Outputfiles) файли.

Debug а вкладці Debug можна вказати місцезнаходження виконуваного файлу і робочої папки, задати аргументи командного рядка, а також шлях і ім'я віддаленого файлу, що виконується на мережевому диску. Крім того, у списку Category можна вибрати елемент AdditionalDLLs, призначений для завдання додаткових бібліотек динамічного компонування (DLL).

Вкладка C / C + + содержитследующиекатегорииопций: General, C + + Language, Code Generation, Customize, Listing Files, Optimizations, Precompiled Headers і Preprocessor. У полі ProjectOptions відображається командний рядок проекту.

Опції категорії General дозволяють встановити рівень контролю за помилками (список Warninglevel), вказати, яку налагоджувальну інформацію слід включати (список Debuginfo), вибрати тип оптимізації при компіляції (список Optimizations) і задати директиви препроцесора (поле Preprocessordefinitions).

Опції категорії C + + Language дозволяють вибрати спосіб представлення покажчиків на члени класів (група Pointer - to - member representation), включити обробку виняткових ситуацій (Enable exception handling), дозволити перевірку типів об'єктів на етапі виконання (EnableRun-timeTypeInformation) і заборонити заміщення конструкторів при виклику віртуальних функцій (Disableconstructiondisplacements).

Опції категорії CodeGeneration дозволяють встановити тип процесора, на який має орієнтуватися компілятор (список Processor), вибрати тип угоди про виклики функцій (список Callingconvention), вказати тип компоновки динамічних бібліотек (список Useruntimelibrary) та встановити порядок вирівнювання полів структурованих змінних (список Structmemberalignment).

У категорії Customize можна задати наступні опції:

Disablelanguageextensions (компіляція проводиться відповідно до правил ANSIС, а не MicrosoftС);

Enablefunction-levellinking (функції при компіляції обробляються особливим чином, що дозволяє компонувальник упорядковувати їх і виключати невикористовувані);
Eliminateduplicatestrings (у таблицю рядків модуля не включаються повторювані рядки);
Enableminimalrebuild (дозволяє компілятору виявляти зміни в оголошеннях класів C + + і виявляти необхідність повторної компіляції вихідних файлів);
Enableincrementalcompilation (дає можливість компілювати тільки ті функції, код яких змінився з моменту останньої компіляції);
Suppressstartupbannerandinformationmessages (в процесі компіляції забороняється висновок повідомлення з інформацією про авторські права і номер версії компілятора).

ListingFiles Опції категорії ListingFiles дозволяють задавати відомості, необхідні для створення SBRфайла (група Generatebrowseinfo), який використовується при побудові спеціальної бази даних з інформацією про всіх класах, функціях, змінних і константи програми. Крім того, у цій категорії можна вказати, чи слід створювати файл з ассемблерних кодом програми, якого він повинен бути типу і де розташовуватиметься (список Listingfiletype і поле Listingfilename).

Опції категорії Optimizationsпозволяют встановлювати різні параметри оптимізації програмного коду (список Optimizations). Також можна вказати, яким чином слід виконувати макропідстановки функцій (список Inlinefunctionexpansion).

Опції категорії PrecompiledHeaders визначають, чи слід використовувати файли попередньо скомпільованих заголовків (файли з розширенням РСН). Наявність таких файлів прискорює процес компіляції і компоновки. Після компіляції всього програми ці файли потрібно видалити з папки проекту, оскільки вони займають дуже багато місця.

Опції категорії Preprocessor дозволяють задавати параметри роботи препроцесора. Тут же можна вказати додаткові папки для включення файлів заголовків (поле Additional # include directories), а також встановити опцію Ignore standard include paths, яка служить вказівкою ігнорувати папки, перераховані в змінних середовища PATHілі INCLUDE.

Вкладка Link містить опції п'яти категорій: General, Customize, Debug, Inputі Output.

У категорії General у полі Outputfilename можна задати ім'я і розширення вихідного файлу. Як правило, для файлу проекту використовується розширення ЕХЕ. У полі Object / librarymodules вказуються об'єктні та бібліотечні файли, компонуемие разом з проектом. Також можуть бути встановлені наступні опції:

Generatedebuginfo (у виконуваний файл включається налагоджувальна інформація);
Linkincrementally (часткова компонування; ця опція доступна, якщо в категорії Customize встановлений прапорець Useprogramdatabase);
Enableprofiling (у виконуваний файл включається інформація для профіліровщики);
Ignorealldefaultlibraries (видаляються всі стандартні бібліотеки зі списку бібліотек, який проглядається компонувальником при вирішенні зовнішніх посилань);
Generatemapfile (створюється МАР-файл проекту).
Customize

У категорії Customize можна встановити такі опції:

Linkincrementally (аналогічна однойменної опції з категорії General);
Useprogramdatabase (у службове базу даних програми поміщається налагоджувальна інформація);
Outputfilename (задає ім'я вихідного файлу);
Printingprogressmessages (у процесі компіляцій виводяться повідомлення про хід компонування);
Suppressstartupbanner (аналогічна подібної опції категорії Customize вкладки C / C + +).

Категорії Debug дозволяють вказати, чи слід генерувати МАР-файл проекту, а також задають різні параметри налагодження.

За допомогою опцій категорії Input наводиться різна інформація про об'єктних і бібліотечних файлах, компонуемих разом з проектом.

Опції категорії Output дозволяють задати базовий адресу програми (Baseaddress), точку входу (Entry-pointsymbol), обсяг віртуальної і фізичної пам'яті, виділеної для стека (група Stackallocations), і номер версії проекту (група Versioninformation).

Вкладка Resources дозволяє вказати ім'я файлу ресурсів (зазвичай це файл з розширенням RES) і задати деякі додаткові параметри, такі як мова представлення ресурсів, папки включення файл і макроси препроцесора.

Вкладка MIDL призначена для завдання різних параметрів генерації бібліотеки типів. BrowseInfo На вкладці BrowseInfo можна вказати ім'я файлу бази даних, яка містить описи класів, функцій, констант і змінних програми.

Вкладка CustomBuild призначена для додавання додаткових команд компіляції, які будуть виконуватися над вихідним файлом.

ВИСНОВКИ

У бакалаврській роботі було розглянуто методи створення інформаційно-довідкової підсистем САПР конструкторсько-технологічного призначення. Були розглянуті всілякі комбінації технічних засобів для виконання і виконання даної роботи. Для даної системи була обрана БД реляційної моделі.

Реляційна модель має в своїй основі поняття «відносини», і її дані формуються у вигляді таблиць. Ставлення - це двовимірна таблиця, що має свою назву, в якій мінімальним об'єктом дій, зберігає її структуру, є рядок таблиці (кортеж), що складається з комірок таблиці - полів.

Для реалізації даної БД можна було вибрати будь-яку мову програмування, але був обраний VisualC + + стандартний варіант. Стандартний варіант VisualC + + (раніше він називався навчальним) містить майже всі ті ж засоби, що і професійний, але на відміну від останнього в ньому відсутні модуль Profiler, кілька майстрів, можливості по оптимізації коду і статичної компонуванні бібліотеки MFC, деякі менш важливі функції.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. "Мікроелектроніка: Учеб. Посібник для втузів. У 9 кн. / Під ред. Л. А. Коледова. Кн. 4. Гібридні інтегральні мікросхеми / Л. А. Коледов, Е. М. Ільїна. - М.: Вищ. Шк ., 1987.

2. Малишев І.А. "Технологія виробництва інтегральних мікросхем". - М.: Радіо і зв'язок, 1991.

3. Курносов А.І. "Технологія виробництва напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем". - М., 1979.

4. С.А. Бірюков. Цифрові пристрої на МОП-інтегральних мікросхемах. "Радіо і зв'язок", 1996 р., 192 с.

5.Н.А. Єлагін, А.В. Ростов. Конструкції та технології на допомогу любителям електроніки. "СОЛОН-Р", М., 2001 р., 106 с.

6. В.Л. Шило. Популярні цифрові мікросхеми. "Радіо і зв'язок", 1989 р., 352 с.

7. Http://www.chertegey.net.ru

8. Http://www.cosmos.rcnet.ru

9. Http://www.lanit.ru

10. Http://www.sapr.km.ru

Веретенникова Є.І., Патрушіна С.М., Савельєва Н.Г. Інформатика: Навчальний посібник. Серія «Навчальний курс». - Ростов н / Д: Видавничий центр «МарТ», 2002.
Могилів А.В. Інформатика: Учеб. посібник для студ. пед. вузів / А.В. Могли, Н.І. Пак, Є.К. Хеннер; Під ред. Є.К. Хеннер .- 2-е вид., Стер. - М.: Видавничий центр «Академія», 2003.

http://www.chertegey.net.ru/
http://www.cosmos.rcnet.ru/
http://www.lanit.ru/
http://www.sapr.km.ru/