27. Программируемые логические матрицы (pla).
Основа – послед-ность програм-мых матриц эл-тов И и ИЛИ. В ст-ру входят также блоки вх и вых буферных каскадов (БВХ и БВЫХ).
Вх. буферы преобраз. однофазные входные сигналы в парафазные и форм. сигналы необход. мощности для питания матрицы эл-тов И.
Вых. буферы обеспеч. необход. нагрузочную способность выходов, разреш. или запрещ. выход ПЛМ на внешние шины с помощ. сигнала ОЕ, иногда вып. более слож. действия.
Основными параметрами ПЛМ явл. число входов m, число термов l и число выходов n.
Базовая структура ПЛМ: Переменные x1…xm подаются через БВX на входы эл-тов И, и в матр. И образ-ся l термов t. Под термом здесь понимается конъюнкция, связ-щая входные переменные, представл. в прямой или инверсной форме. Число формир-ых термов = числу конъюнкторов или числу выходов матр. И. Термы подаются далее на входы матр. ИЛИ, т.е. на входы дизъюнкторов, формир-щих выходные ф-ции. Число дизъюнкторов = числу вырабатываемых ф-ций n.
Т.о., ПЛМ реализ. дизъюнктивную НФ воспроизводимых ф-ций (двухуровневую логику). ПЛМ способна реализ. систему n лог. ф-ций от m аргументов, содерж. не более l термов. Воспроизводимые ф-ции явл. комбинациями из любого числа термов, формируемых матр. И. Какие именно термы будут выработаны и какие комбинации этих термов составят выходные ф-ции, опр. програм-нием ПЛМ.
Выпускаются ПЛМ на осн. биполярной технологии и на МОП-транз-рах.
Програм-ние ПЛМ, вып. польз-лем, проводится с помощ. спец. устр-в.
В ПЛМ входы (A1-A3) и выходы (Z1-Z3) связаны двумя матрицами и логическими элементами НЕ, И, ИЛИ. Последние, соответственно, выполняют, определяемые булевойалгеброй операции отрицания (НЕ), конъюкции (И) идизъюнкции (ИЛИ). Объединение друг с другом шин вентильных матриц происходит двояким образом. В одном случае осуществляется ультрафиолетовое стирание либо электрическое пережигание имеющихся в Интегральной Схеме (ИСМ)перемычек. Во втором случае используется обратная технология - замыкание перемычек, т.е. создание соединений в заранее заданных местах. Логические матрицы, программируемые пользователями, требуют большой площади кристалла. Из-за этого они изготавливаются с относительно небольшим числом возможных внутренних связей и реализуют относительно простые функции.
28. Программируемая матричная логика (pal), базовые матричные кристаллы (ga).
Большинство современных ПЛИС небольшой степени интеграции относятся к классу ПМЛ (PAL), т. е. имеют программируемую матрицу И и фиксированную матрицу ИЛИ. Фрагмент схемы ПМЛ приведен на рис. 3.142.
Поскольку в ПМЛ матрица ИЛИ фиксирована, то появляется ограничение на максимальное число конъюнкций в логических функциях, что приводит к необходимости минимизировать логическую функцию при ее реализации с использованием ПМЛ. В настоящее время функциональные возможности ПМЛ и ПЛМ достаточно широки. Так за счет использования программируемого выходного буфера возможно получение реализуемых логических функций в прямом или инверсном виде. Существуют схемы с двунаправленными выводами, которые можно использовать как входы или выходы в зависимости от программирования, появились схемы с памятью за счет введения дополнительных триггеров. Производятся ПМЛ, которые допускают частичное программирование матрицы ИЛИ.
БМК - Базовый Матричный Кристалл. Базовый – т.к. все элементы, за исключением слоев коммутации, являются постоянными и не зависят от реализуемой схемы. Матричный – т.к. простейшие эл-ты расположены на кристалле в узлах прямоугольной решетки.
Конструкция:
1. канальная структура: где м/у столбцами каналы для трассировки, ПЯ- периферийная ячейка, БЯ- базовая ячейка, КП – контактная площадка. Основной недостаток – 50-60% на каналы
2. бесканальная структура – плотноупакованная. Улучшено быстродействие, задержка на кристалле становится меньше.
3. с функционально-законченными эл-ми - явл компромиссом м/у канальной и бесканальной структурой, выделяется место для функциональных (постоянных эл-ов).
Достоинство БМК состоит в следующем. Разработчику необходимо применить оригинальные схемные решения на основе БИС, но существующие БИС для этих целей не подходят. Разрабатывать с нуля и производить очень долго, неэффективно и дорого. Выход — использовать базовые матричные кристаллы, которые уже разработаны и изготовлены. Базовый матричный кристалл напоминает библиотеку подпрограмм и функций для языков программирования. На нём разведены, но не соединены элементарные цепи и логические элементы. Заказчиком разрабатывается схема соединений, так называемая маска. Эта маска наносится в качестве последнего слоя на базовый матричный кристалл и элементарные схемы и разрозненные цепи на БМК складываются в одну большую схему. В итоге заказчик получает готовую БИС, которая получается ненамного дороже исходного БМК.