4.4 Програмовані логічні інтегральні схеми (пліс)

У мікропроцесорних системах у багатьох випадках, наприклад, у телекомунікаціях, при виконанні цифрового оброблення сигналів можна доповнювати, а іноді навіть заміняти мікропроцесорні засоби на програмовані логічні інтегральні схеми (ПЛІС).

На них можна будувати спеціалізовані цифрові пристрої, керувальні засоби – контролери, і застосовувати у тих областях, де апаратним рішенням задач можна віддати перевагу порівняно з програмними рішеннями, які завжди є послідовними. Застосування ПЛІС забезпечує паралельне оброблення різних гілок одного обчислювального процесу і, таким чином, збільшує продуктивність системи іноді у десятки разів. У той самий час зберігається така ж сама гнучкість реалізації алгоритмів, як і при програмному способі. Задавати алгоритм дії проектованого цифрового пристрою для реалізації на ПЛІС можна у вигляді часових діаграм, текстового опису, схем на логічних елементах, у вигляді логічних функцій. Для отримання оптимального алгоритму використовується процедура мінімізації, як було показано вище. Використовуючи засоби САПР, розробники отримують файл, який використовується потім при програмуванні ПЛІС на програматорі. ПЛІС – це надвелика інтегральна схема, яка вміщує на кришталі універсальні налаштовувані користувачем функціональні перетворювачі та програмовані зв’язки між ними. ПЛІС можуть реалізовувати блоки пам’яті, блоки цифрової обробки сигналів, вбудовані процесорні ядра з периферією, швидкісні канали введення-виведення.

Окремі цифрові пристрої – шифратори, перетворювачі кодів, спеціальні функціональні пристрої, декодери адрес тощо, як правило, входять до складу мікропроцесорних систем. Вони не є складними й описати алгоритм їхньої роботи можна у вигляді логічної функції не більше як від трьох до п’яти логічних змінних. Синтез таких логічних схем можна здійснити після мінімізації логічних функцій, які їх описують. Їх можливо реалізовувати на трьох типах програмованих логічних пристроїв:

• програмовані логічні матриці ПЛМ (PLA – programmable logic array);

• програмована матрична логіка ПЛМ (PAL – programmable array logic);

• вентильна матрична логіка ВМЛ (GAL – gated array logic).

Останнім часом елементи PAL знайшли широке застосування у МПС для побудування адресних дешифраторів. Схема такого пристрою складається з двох матриць логічних пристроїв – матриці логічних елементів АБО та матриці логічних елементів ТА. Програмування такої структури полягає у перепалюванні перемичок між матрицями, в результаті чого формується схема, що відповідає заданому алгоритму роботи.

Контрольні питання:

1. Чому використання ПЛІС дозволяє збільшити продуктивність МПС?

2. Які типи мікросхем ПЛІС Ви знаєте?

3. Для чого використовуються мікросхеми PAL у МПС?

Контрольні питання підвищеної складності:

1. Поясніть, для чого необхідно використовувати мінімізацію при розробці алгоритму робити ПЛІС.

5 Принципи побудови запам’ятовувальних пристроїв мпс з заданою організацією

Вхідний контроль:

1. Які підсистеми входять до складу МПС?

2. Яке призначення має підсистема пам’яті у складі МПС?