3.4.5. Нові структури пліс
Нове покоління ПЛІС розробляється фірмами Signetics і Ехеl, які відмовилися від традиційної структури з матрицями І-АБО. Для синтезування логічних функцій незалежно від того, є вони одно-або багаторівневими, використовуються матриці з одним типом вентилів.
Прилад 78С800 сімейства Егазю фірми Ехе1 виготовлений за технологією електрично прані ППЗУ і має єдину центральну матрицю тільки вентилів АБО-НЕ.
Прилади РLН8501 і РLН5502 сімейства програмованої макрологікі - РМL фірми Зщпейсз виготовлені за біполярною технологією з плавкими перемичками і мають єдину матрицю вентилів І-НЕ.
Структура РМL використовує можливість вираження будь комбінаторної логічесской функції у вигляді суми добутків і фундаментальну еквівалентність між дворівневою структурою вентилів І-АБО та І-НЕ-І-НЕ у виразі комбінаторної логічної функції у вигляді суми добутків. Кожен вихід вентиля І-НЕ РМЬ має внутрішню зворотний зв'язок (зарубіжний термін - зворотна згортка) зі входом матриці. Зворотній зв'язок з виходу одного вентиля на вхід другого створює необхідну функцію І-НЕ-І-НЕ.
Програмована логічна інтегральна мікросхема 78С800 має програмовану полярність входу і виходу. При виборі відповідної полярності функцію АБО-НЕ можна перетворити на функції І, І-НІ, АБО, або як АБО-НЕ. Тут, як і у РМЬ, для виконання багаторівневої логіки використовується зворотній зв'язок.
На додаток до нової структури в сімействах ПЛІС обох фірм є макроячейки із зворотними зв'язками. Макроячейки в сукупності з багаторівневою логічної конфігурацією забезпечують гнучкість проектування. По - заявою фірми Signetics використання внутрішніх макро ¬ осередків у поєднанні з єдиною матрицею значно спрощує проектування ПЛІС, а проектування РМL аналогічно проектуванню ППЗУ.
При виготовленні ІМС програмованої макрологікі за К МОП-технології фірма Signetics планує підвищити їх складність з 3000 (РLН8501) і 3600 (РLН8502) еквівалентних вентилів до 5000-10000 і ввести макроячейки більш високого рівня складності, такі як буфера, лічильники, мультиплексори, дешифратори, АЛУ і ЗУ.
Одне з найбільш радикальних змін традиційної конструкції ПЛП запропоновано фахівцями недавно організованої фірми Xilinx. Мова йде про матрицях логічних КМОП-елементів (LСА) з динамічно змінюваною конфігурацією. Ці матриці складаються з великого числа логічних блоків із змінною конфігурацією, побудованих на основі осередків статичних ЗУПВ. Ці блоки можуть реалізувати будь-яку логічну функцію чотирьох-п'яти змінних, причому до складу кожного з них включено свій критичний елемент. Такі логічні блоки з'єднуються з блоками вводу-виводу, також мають змінну конфігурацію.
Першим членом даного сімейства є ІМС ХС2064, еквівалентна за складністю матриці з 1500 вентилів. Її гнучкість і універсальність забезпечуються матрицею з 64 логічних елементів і 58 блоків введення-виведення (всі вони мають спільні змінну конфігурацію). Центральною частиною приладу є матриця, розбита на модулі, з організацією 8x8 елементів. Навколо матриці розміщені 58 двонаправлених блоків введення-виведення, кожен з яких містить вхідний ре-гістр, схему налаштування вхідного порогового напруги і вихідну схему на три стани. Кожний логічний блок має чотири вхідні логічні ланцюги, тактовий вхід і дві вихідні логічні ланцюги. Чотири вхідних сигналу управляють комбінаційними логічними схемами блоків, обумовленими вмістом СОЗУ. Кожен такий блок може виконувати широкий діапазон логічних функцій - від простого вентиля до мажоритарної схеми голосування типу «три з чотирьох». Якщо потрібно використовувати менше чотирьох логічних змінних, то блок можна перебудувати на генерацію двох вихідних функцій трьох змінних. Оскільки кожен такий блок може сприймати на вході і формувати на виході сигнали як позитивною (з поданням логічного 1 позитивним рівнем напруги), так і негативною логіки, для них не потрібні ні внутрішні інвертори, ні логічні додатки вхідних сигналів. Кожен блок містить також запам'ятовуючий елемент, який може виконувати функцію тригера D-типу або стробовані «прозорою» засувки. Крім того, обидва виходи кожного з логічних блоків можна програмувати незалежно один від одного.
Додатковий внесок в можливості зміни конфігурації логічних моментів матриці забезпечують її різноманітні з'єднувачі елементи, програмовані споживачем. У їх число входять металізовані лінії, прокладені в горизонтальному і вертикальному напрямках між логічними блоками і блоками вводу-виводу, елементи обміну на координатних перемикачах, що з'єднують між собою окремі сегменти металізованих ліній, і програмовані сполучні точки, що зв'язують металізовані лінії з логічними блоками і блоками введення -виводу.
Найбільш досконалою На 1987 р. серед матриць логічних елементів (недавно одержали назву програмованих вентильних матриць - ПОМ) є ХС3090. Її еквівалентна складність характеризується 9000 вентилями або більше 900 тригерами.
На основі ПВМ вже створені, наприклад, контролер для оптичного ЗУ, кодує пристрій, контролер стрічкопротяжного механізму.
Завдяки можливості програмної реконфігурації забезпечується багатофункціональне застосування ПОМ. Одна така ІМС, наприклад, в касетному магнітофоні може управляти всіма функціями запису і після перепрограмування всіма функціями відтворення.
У порівнянні з іншими програмованими логічними приладами ПОМ забезпечують більш високий коефіцієнт використання наявних вентилів.