ШПОРЫ_1 / 45. Программируемые матрицы логических элементов (ПМЛЭ)

§47 Программируемые матрицы логических элементов (ПМЛЭ).

   Первым шагом в появлении таких элементов стало создание программируемых интегральных микросхем (ПЛИС) , что позволило разработчикам путём программирования "чистых " микросхем, получать специализированные схемы на базе одних и тех же ПЛИС .

Первые ПЛИС программировались пережиганием плавких перемычек (ПМЛ - PAL ) . Затем были созданы репрограммируемые ПЛИС с ультрофиолетовым и электрическим стиранием записанных логических функций (СПЛИС - EPLD и ЭСПЛИС - EEPLD) .

Наконец фирма Xilinx (США) по КМОП - технологиям статических запоминающих устройств создала программируемые микросхемы , которые совсем не требуют стирания информации (ПМЛЭ - LCA или FPGA) .

Архитектура ПМЛЭ.

Основной особенностью ПМЛЭ является наличие трёх элементов , конфигурация которых может изменятся разработчиком . Этими элементами являются блоки ввода - вывода (БВВ - IOB) , конфигурируемые логические блоки (КЛБ) и межсоединения рис.47.1 .

Рисунок 47.1

Любой отдельный блок ввода / вывода может быть построен для выполнения функций буферов : входного , выходного , с тремя состояниями , с запоминанием и т. п.

КЛБ предназначены для реализации логических фунуций от нескольких переменных , а также реализации функций триггера .

Цепи межсоединения служат для формирования сложных логических функций и построения узлов , состоящих из многих КЛБ и БВВ .

Программируемые межсоединения (ПМ) позволяют объединить входы и выходы БВВ и КЛБ . Все  межсоединения представляют собой сетку горизонтальных и вертикальных металлических сегментов , в месте соединения которых программируемые переключающие точки (транзисторы ) . Это даёт возможность реализовать практически любой маршрут цепи .

Так как при включении питания ПМЛЭ не содержит никакой информации , то после подачи питания необходимо ввести в ПМЛЭ информацию о её конфигурации (рис. 47.2 .)

 

             

  Рисунок 47.2.

В простейшем случае процесс конфигурации осуществляется следующим образом. Предварительно программа конфигурации длиной несколько тысяч бит , записывается в ПЗУ .Эта ПЗУ устанавливается на печатную плату рядом с ПМЛЭ и соединяется с ней по определённой схеме . После включения питания ПМЛЭ переписывает из ПЗУ в своё "теневое " ЗУ информацию о конфигурации , после чего начинает выполнять заданные при проектировании функции .

Время , необходимое для загрузки программы конфигурации в ПМЛЭ , зависит от объёма их ЗУ и частоты тактового сигнала генератора синхроимпульсов . Типичное время загрузки 1 бита ~1мкс , т. е. время конфигурации составит от нескольких единиц до нескольких сотен миллисекунд .