47
Рисунок 8. Фрагмент ПЛМ: входной и выходной буфер, матрица И (2 терма), матрица ИЛИ
2.1.7 CPLD
CPLD (complex programmable logic device) – электронное устройство,
принадлежащее к классу программируемых электронных схем (ПЛИС) и
находящееся по сложности между FPGA и PAL. CPLD состоят из блоков
логических вентилей, объединенных программируемой коммутационной
матрицей. В
отличие от FPGA, схемы CPLD делают обычно на базе
энергонезависимой памяти. В последнее время, различия между CPLD и FPGA
постепенно стираются.
2.1.8 FPGA
FPGA (Field-Programmable Gate Array) представляет собой множество
однотипных логических элементов, соединить
которые можно с помощью
программируемой коммутационной схемы. Основная цель создания FPGA
состоит в том, чтобы позволить проектировщику с помощью относительно
простых технологий, в лабораторных условиях
получить на кристалле
достаточно сложное и при этом ещё и работающее цифровое устройство. Итак,
что мы выигрываем при использовании технологии FPGA? Во-первых, мы
избавляемся от сложного производства интегральных схем. Во-вторых,
упрощается проектирование кристалла из-за отсутствия проблем с топологией
микросхемы и взаимным влиянием различных узлов. Что мы теряем? Мы
теряем
производительность,
снижаем
надежность,
увеличиваем
чувствительность к помехам, увеличиваем энергопотребление кристалла и
получаем меньшую отдачу от использования площади
кристалла из-за роста
количества вентилей в 20..30 раз.
К основным направлениям применения FPGA можно отнести:
прототипирование, симуляцию и изготовление мелко и среднесерийных
48
устройств. При достаточно больших партиях устройств становится
экономически выгодным изготовление ASIC.
Схемы строятся на баз логических элементов. Каждый логический элемент
FPGA состоит из двух основных частей: программируемого логического
элемента (так называемый LUT — Lookup Table) и триггера на выходе.
Рисунок 9. Логический элемент FPGA
Один логический элемент состоит из нескольких
десятков логических
вентилей сделанных в базисе 2 И-НЕ или 2 ИЛИ-НЕ. Программируемый
логический элемент содержит в себе таблицу истинности, позволяющую
реализовать любую комбинационную схему.
Как правило, такого рода
элементы выполняют в виде набора регистров памяти. Так называемая
конфигурационная память FPGA, содержит в
себе информацию необходимую
для соединения логических элементов и таблицы истинности для LUT.
Логические элементы, составляющие FPGA, принадлежат уровню RTL. Их
соединение хорошо описывается структурными VHDL и Verilog. Используемая
модель вычислений — модель дискретных событий.
По мере совершенствования технологий производства интегральных схем
появляется тенденция к укрупнению базовых элементов FPGA. В большинство
современных моделей добавляют память, элементы арифметико-логических
устройств, умножители и целые процессорные ядра.
Do'stlaringiz bilan baham: