Для магистратуры / Русские лекции по проектированию БИС / EDA_12_L-7

По способу программирования:

На основе перемычек (fuse-based) (однократное программирование)

На энергонезависимой памяти (non-volatile EPROM based)

На основе ОЗУ (RAM based)

По реализации программируемых логических элементов

На основе матриц (Array-Based)

На основе таблиц истинности (Look-up Table)

По реализации способа межсоединений

Каналы соединений (Channel-routing)

Сети (Mesh networks)

 Программируемыелогическиеинтегральныеьныесхемысхемы61

(ПЛИС) (Programmable Logic Device, PLD)

 CPLD (Complex Pprogrammable Logic Device — сложные программируемые логические устройства) содержат относительно крупные программируемые логические блоки — макроячейки (macrocells), соединённые с внешними выводами и внутренними шинами.

Функциональность CPLD кодируется в энергонезависимой памяти, поэтому нет необходимости их перепрограммировать при включении.

Может применяться для расширения числа входов/выходов рядом с большими кристаллами, или для предобработки сигналов (например, контроллер COM-порта, USB, VGA).

(ПЛИС) (Programmable Logic Device, PLD)

 ПЛИС широко используется для построения различных по сложности и возможностям цифровых устройств:

большое количество портов ввода-вывода (бывают ПЛИС с более чем 1000 выводов («пинов»)),

цифровая обработка сигнала (ЦОС), цифровая видеоаудиоаппаратура,

высокоскоростная передача данных, криптография,

проектирование и прототипирование ASIC,

в качестве мостов (коммутаторов) между системами с различной логикой и напряжением питания,

реализация нейрочипов.

ускорители универсальных процессоров в суперкомпьютерах

(например: Cray — XD1, SGI — Проект RASC).

59

Основными преимуществами ПЛИС при применении в средствах цифровой обработки сигналов (ЦОС) являются:

высокое быстродействие (достигло 250 –300 МГц, что позволяет реализовывать многие алгоритмы в радиодиапазоне) ;

возможность реализации сложных параллельных алгоритмов;

наличие средств САПР, позволяющих провести полное моделирование системы;

возможность программирования или изменения конфигурации непосредственно в системе;

совместимость при переводе алгоритмов на уровне языков описания аппаратуры (VHDL, AHDL, Verilog и др.)

совместимость по уровням и возможность реализации стандартного интерфейса.

наличие библиотек мегафункций, описывающих сложные алгоритмы;

архитектурные особенности ПЛИС как нельзя лучше приспособлены для реализации таких операций, как умножение, свертка и т.п.

 Полузаказные ASIC СБИС на основе библиотек стандартных

элементов -> -> (при мелкосерийном и единичном производстве намного

дороже)

 Специализированные компьютеры, процессоры (например,

цифровой сигнальный процессор) или микроконтроллеры ->,

-> (которые из-за программного способа реализации алгоритмов существенно медленнее ПЛИС)

44

 Реализациинаосновематриц

ИС на матрицах

46

 Двухуровневаякомбинационнаялогикагика

Любая логическая функция может быть представлена как сумма произведений (и реализована в базисе НЕ -ИЛИ)

minterm

обратный формат

(NOR-NOR) – м.б.

более эффективным