MİKRODEVRELER KULLANILARAK YAPILAN YENİ HESAPLAYICILAR

UDK : 621. 389

Mikrodevreler Kullanılarak Yapılan Yeni Hesaplayıcılar

Derleyen : Ersin TULUNAY

Y. Müh. O. D. T. Ü.

ÖZET : Yeni bir sistem olan IBM 360 hesaplayıct sisteminde mikroelektronik devreler kullanılmaktadır. Bu yazıda mikroelektronik devrelerin yapısı ve sağladığı faydalar ktsaca anlatılmıştır.

Giriş : Son yıllarda gerek elektriksel özellikleri gerekse tuttukları yer bakımından, mikrodevrelerln kullanılmasına doğru bir eğitim belir­ miştir. Bir sistem içinde hem mikrodevreler hem de klâsik devreler bulunabilir. Klâsik ve mikro­ devreler arasındaki bağlantıyı ise hibrit devre­ leri yapmaktadır. Bazı sistemlerde ise tamamen mikrodevreler yani entegre devreler kullanılmak­ tadır. Hibrit veya tam entegre devrelerin kulla­ nılması fikri yeni değildir. Uzay araştırmaların­ da çalışan birçok hesaplayıcılarda bu tip devreler vardı. IBM 360 sistemi, mikrodevrelerle çalıgan ticarî sistemlerin ilkidir.

Yarı iletkeni! devreler : Bu devrelerin esas kısmım 1,5 cm.2 lik mik­ roelektronik üniteler teşkil etmektedir. Mantık devresinin bütünü tek bir üniteye sığdırılabilmekte, ayrıca belli bir işi yapmak üzere çeşitli üniteler birbirine bağlanabilmektedir.

Mantık devreleri esas olarak sayısal veriyi temsil eden elektriksel darbelerin dolaştığı ve bunların kontrol edildiği bir yoldur. Hesaplayıcı­ lar karmaşık matematiksel işlemleri yapmak için, darbeleri çeşitli devreler üzerinden belli bir sıra ile ve hızla geçirirler. Şuhalde hesaplayıcı içinde­ ki devrelerin karmaşık olması, darbelerin dolaş­ tığı yolun karmaşık olması demektir. Devrenin boyutlarının küçültülmesi ve karmaşıklığının azaltılması darbenin dolaşmağa mecbur olduğu mesafeyi küçültür. Bu ise hesaplayıcının hızını arttıracak yönde bir etki yapar.

Yukarıda kısaca tanıtılan bu minyatür devre­ ler özel metodlarla yapılmaktadır. Teknisyenler, tozdan ve nemden arıtılmış odalarda çalışmakta, özel olarak yapılmış yüksek doğruluğu olan makinalar kullanmaktadırlar. Toleranslar o kadar küçüktür ki bazı işlemlerin gözlenip kontrol edi­ lebilmesi için yüksek güçlü büyütme cihazlarına ihtiyaç vardır.

Yarı iletkenli mantık devrelerinde kullanılan elemanlar düzlemsel şeklini silisyumdan yapılmış ve cam kapsül içine konmuş parçacıklardan mey­ dana gelmekte ve bütün çıkış uçları kapsülün

Elektrik Mühendisliği 107

bir tarafında toplanmaktadır. 0,7 veya 2,5 cm. çapındaki silisyum kristalinden yapılmış bir kapsülden binden fazla eleman imal edilebilmek­ tedir.

Genel olarak üç tip transistor yapılmaktadır. Birinci tiptekiler 6 nanosaniyelik, ikinci tiptekiler 10-30 nanosaniyelik, üçüncü tiptekiler ise 300 nanosaniyelik devrelerde kullanılmaktadır.

Diyotlar da iki genel tipte imal edilmektedir. Birinci tiptekiler 10-300 nanosaniyelik, ikinci tiptekiler ise 6 nanosaniyelik hızlarda çalışan devrelerde kullanılmak üzere yapılmaktadır.

Mikro elemanlar tekniğinde ortaya çıkan en önemli husus, kapsülün üzerinin santimetrenin binde 150'si kalınlığında ve yüksek sıcaklıktaki cam filmî ile kaplanmasıdır. Bu filmî diyotlan ve tranzistorları koruyan mükemmel bir örtü ödevi görmekte ve halen kullanılmakta olan me­ tal kılıf ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır.

Bağlantı noktaları:

Yarı iletkenli elemanları devreye bağlamak için yeni bir teknik geliştirilmiştir. Uçları birbi­ rine değmesini önlemek için uygun tertipler ya­ pılmaktadır. Camjüzerine ince delikler delinmek­ tedir. Bu delikler önceden alta konmuş olan ve bağlatının yapılacağı iletkenlere gitmektedir. Bu deliklerin içine santimetrenin yüzde 1,25'i ça­ pında bakır bilyalar konmakta ve bunlar iletken ile teması sağlamaktadır. Bu bilyalar, bağlantı için kullanılan ve elemanın bir kenarından çıkan ince tellerin yerini almaktadır. Herbir elemanda böyle üç tane bilya bulunmaktadır.

Yarı iletkenli mantık devrelerindeki üniteler yaklaşık olarak 1,5 cm.2 lik seramik tabakalar halindedir. Bu tabakaların üzerinde hesaplayıcı devreleri bulunmaktadır. Bu gün 4 hız kademe­ sinde çalışan 32 çeşit devre yapılmıştır. Bu hız kademeleri 6, 10, 30 ve 300 nanosaniyedir.

Bu minyatür devrelerle birlikte baskı metodu ile seramik levha üzerine geçirilmiş olan basma devreler kullanılmaktadır.

Seramik levhanın alanı normal olarak 2,75 cm.2 kalınlığı ise 0,15 cm. dir. Bu levhanın üze­ rinde, bağlantı uçlarının sokulmuş olduğu 12 ta-

ne delik vardır. Bağlantı uçları % 95 İlk alümin­ yumdan yapılmıştır. Bu maddenin elektriksel ve ısısal özellikleri ihtiyacı karşılıyabilmektedir. Ünitelerde kullanılan maddelerin ısısal özellikleri de önemlidir. Çünkü imalat sırasında 300-850 °C lik sıcaklıklarda çalışılmaktadır.

Ünitenin seramik üzerine tesbiti için mumlu kâğıtla yapılan baskı tekniği kullanılmaktadır. Levha önce temizlenmekte sonra basma işlemi yapılmakta son olarak da sistem 750 - 800"C de yakılmaktadır.

Dirençler su şeklindeki boyalarla elde edil­ mektedir. Direnç ödevi gören madde, organik or­ tam içine dağıtılmış bir bileşimdir. Bu bileşimin cinsi ve baskı şartları değiştirilerek direnç değe­ ri değiştirilebilmektedir. Değeri tam olarak tut­ turabilmek için direnç İstenenden % 15 küçük tutulmakta sonra madenin bir kısmı traş edile­ rek tam değer elde edilebilmektedir.

Bundan sonra ünite lehim banyosuna batırıl­ makta ve iletken yollar elde edilmektedir.

» Ünite bu şekilde hazırlandıktan sonra tranzistor ve diyot parçacıkları yani etkin elemanlar, bağlantı bilyaları yardımıyla devreye bağlanmak­ tadır.

Bütün elemanlar bağlandıktan sonra ünite kaim, plastik bir kılıf ile kaplanmakta ve üze­ rine devreyi tanıtacak yazı basılmaktadır.

Mikrodevrelerin yapısını kısaca anlattıktan sonra bu devrelerle yapılmış ilk ticarî sistem olan IBM 360'ın özelliklerini kısaca sıralamak fayda­ lı olacaktır.

Hafıza : Hafızadaki sıra o şekilde yapılmış­ tır ki çekirdek tipi hafızada saklanan bilgiler de­ ğişik hızlarla kullanılabilmektedir. Yerel sakla­

ma hafızaları 200 nanosaniyelik kontrol hafıza­ ları 250 nanosaniyelik zamanlar içinde çalışmak tadır. 524 000 karekter olabilen güçlü hafızlar ise 2,5 ile 1 mikrosanlyelik zamanlar içinde ça­ lışmaktadır.

Yeni bir geliştirme ile bulk ere stopage de 8 000 000 karakterin bulundurulabilmesi sağlan­ mıştır. Herblr karekter 7 mikrosaniye içinde iş­ lem görebilmektedir. Direkt komutalar ve hesaplayıcı talimatları ile işlem yapılabilmektedir.

Hesaplama yeteneği : 360 sistemi : ikili, on­ lu ve floating point sistemleri ile çalışabilmek­ tedir. Programcı, problemine en uygun sistemi seçmekte serbesttir. Bu bakımdan 360 ile ticari, ilmî veya bu ikisinin karışımından meydana ge­ len problemler aynı etkinlikle çözülebilmektedir.

Komünikasyon yeteneği : Çoğaltıcı kanal sis­ teminin yardımı ile hesaplayım aynı anda 248 merkezle haberleşebilmektedlr. Haberi, hesaplayıcıdaki işlem sistemine çeviren otomatik bir kod çeviricisi vardır.

1401 sistemi ile olan ilgisi : 360 sistemi 1401 sistemli ile mantık uygunluğuna sahiptir. 1401 için yazılan programların büyük kısmı 360 için de kullanılabilmektedir. Bu ise 1401 kullananla­ rın bu sisteme kolayca geçebilmelerini sağlamak­ tadır. 7000 serisi ile 360 arasındaki geçişi sağla­ yacak program çeviricisi de yaza hazır olacak­ tır.

Faydalanılan Eserler :

1) Computers and Automation May, 1964. Sayfa 9, 32 - 33.

2) International Electronics June, 1964. Say­ fa 26 - 29.

3) IBM System 360 Broşürü.

=m=lll=in=inHIIIEIIIEin=IIIEIIISIIIEIII=lll=lll=IHSIIlEIIIHIII=inEIIIEIII=IU=in=IIISIIIHIIIHIIIEIIIEIIIHIII=IIIHIII=IIL

jjj

MÜHENDİS ARANIYOR

î

İ

!

Nazüli Belediye Reisliğinin münhal bulunan İşletme ve Fen İşleri Mü- üj

| dürlüklerine Elektrik Y. Mühendisi veya Mühendisi alınacaktır. Isteklile- |

| rin hal tercümelerini havi bir dilekçe ile Belediyemize müracaatları rica ü

İ olunur.

|

yj

ıı^i!i=[|ı=ıiE=ıiiŞitı~ıi[Hiıı=iiı=jiL~ııı=[|i=i[[Hiıı=ııı=ııı=ıu=[|JEiıi£i»=ıı>=ııı~jıı=ıi]=iiı=ii!^rıı=]i[i=rıı=ııiEiıı=ırı=

*>MOM*******JMOM**JM*******ÎM****^

• DIKKAT

*

LOKALIMIZ, HER TÜRLÜ SOSYAL FAALIYETLER IÇIN HIZMETINIZE AÇıLMıŞTıR.

»C************^^^^^^*^^^*^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^.^^^^;

Elektrik Mühendisliği İÇİ