§3.10 Программирование пзу

Как отмечалось выше, в настоящее время существуют: ПЗУ, программируемые при изготовлении; ПЗУ, программируемые пользователем, и ППЗУ.

Рис. 3.14. ПЗУ на МОП – транзисторах, программируемое с помощью маски.

ПЗУ первого типа программируются на одном из последних технологических этапов их изготовления. Программирование производится за счет металлизации требуемых промежутков в схеме. Фотошаблон, с помощью которого производится металлизация, достаточно дорог в изготовлении. Поэтому программирование этим способом выгодно только при крупносерийном производстве таких ПЗУ.

Пример ПЗУ на МОП-транзисторах показан на рис. 3.14. Тут операция «ИЛИ—НЕ» реализуется с помощью нормально закрытых МОП-транзисторов. Промежутки находятся в цепи истока каждого транзистора. Если поставить перемычку, то будет логический нуль в данном разряде; если перемычки нет, то будет логическая единица.

В ПЗУ второго типа используются перемычки в виде плавких вставок-предохранителей, которые избирательно пережигаются с помощью тока достаточной силы, который формируется посредством специального устройства, называемого программатором.

Постоянные ЗУ третьего типа можно программировать, стирать и программировать заново; такие ПЗУ называются перепрограммируемыми (ППЗУ). Как отмечалось, в ППЗУ используются схемы, изготовленные по МНОП- и ЛИЗМОП-технологии. Программирование их производится с помощью специальных программаторов, а стирание информации — ультрафиолетовым излучением достаточной интенсивности.

§3.11 Программируемые логические матрицы

Устройство управления ЭВМ имеет большое количество входных переменных (40—50) и выходных функций (50—70). Для разработки такого УУ с применением ПЗУ потребовалось бы ПЗУ с огромным объемом памяти (2⁴⁰ • 50 бит). Существуют различные способы снижения разрядности памяти ПЗУ. Это — введение узла анализа входных линий для снижения разрядности адреса либо применение ЗУ с адресным доступом, соединенных в несколько последовательных уровней. Однако оба эти способа снижают быстродействие системы.

Отмеченных недостатков не имеют УУ на программируемых логических матрицах (ПЛМ). Кроме того, ПЛМ может применяться в качестве ЗУ, преобразователя кодов, генератора логических функций, выполнять произвольные логические операции и т. п.

Структурная схема ПЛМ показана на рис. 3.15. ПЛМ состоит из двух матриц. Матрица Ml формирует k конъюнкций входных переменных, а матрица М2 — п дизъюнкций от конъюнкций Ml. Число входов может достигать десятков, а число цепей Zi, Zg, ..., 7k — более ста.

Рис. 3.15. Структурная схема ПЛМ

Принципиальная схема ПЛМ изображена на рис. 3.16. При построении матриц Ml и М2 на пересечении горизонтальных и вертикальных цепей включаются полупроводниковые биполярные или МОП-элементы. Входные сигналы х₁, х₂, ..., x_n коммутируются через транзисторы с информационными шинами, образуя логические произведения тех входных переменных, соединения с шинами которых были произведены.

Прямые и обратные значения входных сигналов х₁, х₂, ..., x_n образуют на выходах z₁, z₂,... , z_k функции

где х_k может принимать значения х_k , или 1 (единица будет в случае отсутствия связи с переменной x_k).

Количество функций z_k будет зависеть от числа логических элементов, формирующих вертикальные шины.

Сформированные аналогично выходные сигналы уп соответствуют уравнению

у„ = Z₁, V Z₁., V ... V Zk.

Принцип реализации операции конъюнкции применительно к рис. 3.16 показан на рис. 3.17, а дизъюнкции — на рис. 3.18.

Рис. 3.16. Принципиальная схема ПЛМ

Рис. 3.17. Принцип реализации операции конъюнкции в ПЛМ по рис. 3.16

Рис. 3.187. Принцип реализации операции дизъюнкции в ПЛМ по рис. 3.16

Отличие ПЗУ от ПЛМ состоит в способе адресации информационного поля данных, в распределении информационных полей, возможности одновременного опроса нескольких формируемых функций. Разные адреса могут определять одну и ту же формирующую функцию. Возможны варианты определения более одной переходной функции с помощью одного адреса. Используя два различных адреса, можно адресовать одну и ту же область данных матрицы для обращения к микропрограммам по различным адресам. Это дает возможность перехода к микропрограммам из различных текущих условий без применения специальных микрокоманд перехода.

Структура ПЛМ позволяет анализировать большое количество входных переменных и увеличивать их число без увеличения накопительной матрицы. В зависимости от организации межсоединений шин в матрицах ПЛМ, как и ПЗУ, бывают программируемые в процессе изготовления, программируемые пользователем и перепрограммируемые. Программирование ПЛМ производится аналогично программированию ПЗУ.