6.1.8. Сравнительная таблица технологий программирования

В таблице 6.1 кратко перечислены наиболее важные характеристики рассмотренных технологий проектирования относительно их использования в ПЛИС. Отсутствующая в таблице технология СППЗУ в ПЛИС не используется.

Таблица 6.1. Характеристики технологий программирования

Характеристика	Статическое ОЗУ	Наращиваемые перемычки	ЭСППЗУ/Flash
Технологический процесс	Современ-ный уровень развития	Отставание на од-но или несколько поколений	Отставание на од-но или несколько поколений
Перепрограммирование	Да( внутри-системно)	Нет	Да( внутрисистем-но или в выклю-ченном состоянии)
Скорость перепрограммиро-вания ( включая стирание)	Быстрая	-	В 3 раза медленнее статического ОЗУ
Энергозависимость (возмож-ность программирования при включении питания)	Да	Нет	Нет ( возможно при необходимости)
Потребность во внешнем конфигурационном файле	Да	Нет	Нет
Пригодность для изготовления прототипов устройств	Да ( высокая пригодность)	Нет	Да ( приемлемо)
Готовность к работе сразу после включения питания	Нет	Да	Да
Защита прав интеллек-туальной собственности	Приемлемая	Очень хорошая	Очень хорошая
Размер конфигурационной ячейки	Большой ( шесть тран-зисторов)	Очень малый	Малый ( два транзистора)
Мощность потребления	Средняя	Низкая	Средняя
Устойчивость к радиации	Нет	Да	Нет

6.2 Простые и сложные плу

Программируемые логические устройства (ПЛУ) условно подразделяют на простые ПЛУ ( SPLD – simple programmable logic devices) и сложные ПЛУ (CPLD – complex progmmable logic devices), которые, в свою очередь делятся на разновидности в зависимости от используемых технологий программирования ( рис.6.8).

Рис.6.8. Изобилие архитектур ПЛУ

6.2.1 Ппзу

Первыми представителями простых ПЛУ были ППЗУ-микросхемы, которые появились в 1970 году. Они состоят из фиксированного массива логических функций И, подсоединённого к программируемому массиву логических функций ИЛИ. Для примера на рис. 6.9 приведено ППЗУ с тремя входами и тремя выходами.

В качестве программируемых связей в масстве элементов ИЛИ могут применяться плавкие перемычки, либо СППЗУ-транзисторы или ячейки ЭСППЗУ. На рис рис.6.9 ППЗУ представлена условно для понимания принципа действия. В действительности каждая функция И имеет три входа, которые соединены к прямым или инверсным входам a, b или c устройства. Аналогично, каждая функция ИЛИ программируемого массива имеет восемь входов, которые подсоединены к выходам массива функций И.

Рис.6.9. Незапрограммированная схема ППЗУ

ППЗУ с тремя входами и тремя выходами может использоваться для синтеза любой комбинационной функции с не более, чем тремя входными и тремя выходными параметрами. Для примера на рис.6.10 приведен небольшой логический блок и его таблица истинности.

Рис.6.10. Небольшой блок комбинационной логики

Логический блок ( рис.6.10) может быть заменен микросхемой ППЗУ с тремя входами и тремя выходами. Для этого надо всего лишь запрограммировать соответствующие связи в массиве логических элементов ИЛИ ( рис.6.11).

Рис.6.11. Запрограммированное ППЗУ

Рассмотренная выше микросхема ППЗУ является очень простой. В действительности микросхемы ППЗУ имеют значительно больше входов и выходов и могут использоваться для реализации больших блоков комбинационной логики. При этом одна ППЗУ может заменить большое количество микросхем простейшей логики. Это означает, что печатную плату можно сделать меньше, проще, дешевле и менее подверженной сбоям. Кроме того, если в этой части схемы обнаружится логическая ошибка, то она может быть легко исправлена путём прошивки новой ППЗУ-микросхемы.