9.4 Программируемые запоминающие устройства (пзу).
ПЗУ — память, информация в которой, будучи однажды записанной, изменению не подлежит. Например, программа загрузки в ОЗУ МП системы из внешней памяти.
Существуют 4 типа ПЗУ:
Простые ПЗУ — информация записана один раз и навсегда в процессе ее изготовления (ПЗУ с масочным программированием).
Программируемые ПЗУ (ППЗУ) — комбинация битов, вводимое в ППЗУ может быть задана пользователем. ППЗУ программируется в виде однократно выполненной операции, т.е. информация, записанная в ППЗУ, не может быть изменена.
Стираемое ППЗУ (СППЗУ) — пользователь может запрограммировать ПЗУ, работать с этим ПЗУ, затем стереть и записать новую информацию (СППЗУ с ультрафиолетовым стиранием).
Электронно-изменяющееся ПЗУ (ЭИПЗУ) — программирование и изменение содержимого ПЗУ осуществляется с помощью электронных средств. В отличие от СППЗУ для стирания информации не требуется специальных внешних устройств.
На рис. 9.8. приведено простое ПЗУ.
Для реализации ПЗУ достаточно использовать дешифратор, диоды, набор резисторов и шинные формирователи. Рассматриваемое ПЗУ содержит 4 8 разрядных слова, т.е. его общий объем составляет 32 бит. Количество столбцов определяет разрядность слова, а количество строк — количество 8 разрядных слов. Диоды устанавливаются в тех местах, где должны храниться биты, имеющие значение логического «0» (дешифратор подает 0 на выбранную строку). В настоящее время вместо диодов ставят МОП-транзисторы.
Рис. 9.8. Схема простого ПЗУ.
В таблице 9.1 приведено состояние простого ПЗУ, схема которого приведена на рисунке 9.8.
Таблица 9.1. Состояние простого ПЗУ.
|
Слово |
Двоичное представление | ||||||||
|
А0 |
А1 |
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
D7 |
D8 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
На рисунке 9.9 приведена схема ППЗУ, которое программируется пользователем и носит название ППЗУ с пережигаемыми перемычками. Оно изготавливается со всеми диодами и перемычками, т.е. в матрице все «0», а при программировании пережигаются те перемычки, в ячейках которых должны быть логические «1».
Рис. 9.9. Фрагмент схемы ППЗУ.
10. Программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы.
10.1 Общие понятия и определения.
10.2 Программируемые логические матрицы (ПЛМ).
10.2.1 Схемотехника ПЛМ;
10.2.2 Подготовка задачи к решению с помощью ПЛМ;
10.2.3 Программирование ПЛМ;
10.2.4 Упрощенное изображение схем ПЛМ;
10.2.5 Воспроизведение скобочных форм переключательных функций;
10.2.6 Наращивание (расширение) ПЛМ.
10.1 Общие понятия и определения.
В цифровые системы обработки информации входят процессор, память, периферийные устройства и интерфейсные схемы. Процессор является стандартным устройством — он не изготавливаются для конкретной системы по специальному заказу, а решает требуемую задачу путем последовательного выполнения определенных команд из присущей ему системы команд. Память также реализуется стандартными микросхемами — ее функции остаются одними и теми же для разных систем.
Стандартные БИС/СБИС лидируют по уровню интеграции, т. к. высокая стоимость проектирования оптимизированных по плотности БИС/СБИС, достигающая сотен миллионов долларов, оказывается в данном случае приемлемой, поскольку раскладывается на большое число производимых микросхем.
Наряду со стандартными в системе присутствуют и некоторые нестандартные части, специфичные для данной разработки. Это относится к схемам управления блоками, обеспечения их взаимодействия и др. Реализация нестандартной части системы исторически была связана с применением микросхем малого (МИС) и среднего (СИС) уровней интеграции. Применение МИС и СИС сопровождается резким ростом числа корпусов ИС на платах, усложнением монтажа, снижением надежности системы и ее быстродействия. В то же время заказать для системы специализированные ИС высокого уровня интеграции затруднительно, т. к. это связано с очень большими затратами средств и времени на их проектирование.
Возникшее противоречие нашло разрешение на путях разработки БИС/СБИС с программируемой и репрограммируемой структурами. Первыми представителями указанного направления явились программируемые логические матрицы ПЛМ (PLA, Programmable Logic Array), программируемая матричная логика ПМЛ (PAL, Programmable Array Logic) и базовые матричные кристаллы БМК, называемые также вентильными матрицами ВМ (GA, Gate Array). PLA и PAL в английской терминологии объединяются также термином PLD, Programmable Logic Devices. Развитие БИС/СБИС с программируемой и репрограммируемой структурой оказалось настолько перспективным направлением, что привело к созданию новых эффективных средств разработки цифровых систем, таких как CPLD (Complex PLD), FPGA (Field Programmable GA) и SPGA (System Programmable GA). В рамках современных БИС/СБИС с программируемой и репрограммируемой структурой стала решаться и задача создания целой системы на одном кристалле.