Kirish I nazariy qism

I BOB. Nazariy qism.

1. 
   Dasturlanuvchi mantiqiy integral sxemalar.
   

Dasturlanuvchi mantiqiy integral sxemalar(DMIS, ing. programmable logic device, PLD) – raqamli integral sxemalarni yaratishda foydalaniladigan electron component. Oddiy raqamli mikrosxemalar farqli ravishda, DMISning bajaradigan ishini ishlab chiqilish paytda belgilab qo’yilmaydi. Uning vazifasi dasturlash(loyihalash) paytida beriladi. Dasturlashda Verilog, VHDL, AHDL apparatura tavsiflash maxsus tillaridagi dasturlar yoki prinsipial elektr sxemalar ko’rinishidagi raqamli qurilmalarga ixtiyoriy tuzilishni berishga imkon beruvchi programmator va otladchik vositalaridan foydalaniladi.Alternativ DMIS quyidagicha bo’ladi: matritsa asosli zavodda ishlab chiqarish jarayonida dasturlash talabili kristalllar; ASIC – maxsus buyurtma qilinuvchili katta integral sxemalar(KIS); maxsuslashtirilgan kompyuterlar, protsessorlar(masalan, raqamli signal protsessorlari) yoki mikrokontrollerlar. Ba’zi DMIS ishlab chiqaruvchilar o’zlari ishlab chiqaruvchi DMISlariga aniq vazifa bo’yicha o’zgaritirish mumkin bo’lgan, keyin esa DMISga o’rnatiladigan dasturiy protsessorlarni taklif qiladilar. Dasturlanuvchi mantiqiy integral sxemalar(DMIS) 15 yil avval dasturlanuvchi mantiqiy matritsalar(DMM) alternativasi sifatida paydo bo’ldi. Dastlabki DMISlar keyingilaridan arxitekturasi va tayyorlanish texnologiyasi bo’yicha farq qiladi. DMMlar triggerli ko’pkiruvchili mantiqiy elementlar matritsa ko’rinishida bo’ladi.
DMIS kam kiruvchili mantiqiy elementlar, triggerlar, aloqa chiziqlari kesiklari, maydon tranzistorlarining birlashtiruvchi ulagichlari matritsasi ko’rinishida bo’ladi. DMISning inglizcha nomi ustida fikr yuritadigan bo’lsak – Field Programmable Gate Array(FPGA) – DMIS yuqorida tilga olingan tranzistorlarning zatvoridagi elektr maydon darajasi o’zgarishi orqali dasturlanadi. FPGAning boshqalaridan, masalan, LPGA - Laser Programable Gate Arraydan farqi “dasturlanuvchi” barcha maydon tranzistorlari zatvori bitta DMISni dasturlash paytida to’ldiriladigan uzun suriluvchi registrning trigger chiqishiga ulanadi. Bu registrning ba’zi qismlari operativ xotira yacheykesi kabi rolni bajaradi.
Yozilgan “proshivka” odatda DMIS qatorida turuvchi operativ xotirada saqlanadi va elektr manbasiga ulangandan yoki o’chirish signalidan keyin u qaytadan dasturlanuvchi suriladigan DMIS registriga yoziladi. Bu jarayon DMISni konfiguratsiyalash deb nomlanadi. Chunki DMIS asosini “prishvaka”ni saqlovchi triggerlar tashkil etadi. DMIS static operativ xotira mikrosxema texnologiyasi asosida ishlab chiqariladi.
DMISni LPGA bilan solishtiradigan bo’lsak DMISning ustunliklari ko’p. Birinchidan, DMISni cheklanmagan sonda qayta dasturlash mumkin. Ikkinchidan, kam energiya sarf qiladi.
Odatda, LPGA hamda static operativ xotiraga qaraganda DMIS 2 – 3 ta mantiqiy klapanlar soniga ekvivalent katta sig’im tartibiga ega bo’ladi. U o’zgarishlar mavjud bo’lmagan paytda deyarli energiya talab qilmaydi. Bundan tashqari DMISda tartib ishonchliligi CPLDga qaraganda yuqori bo’ladi.
Foydalanuvchilarda ko’pgina gumonlar loyihani nusxalashdan himoya qilish bilan paydo bo’ladi. Haqiqatdan ham, DMISdagi proshivaka(bu yerda proshivka loyihaning dasturiy kodi ma’nosida) oddiy nusxalash imkonini paydo qiluvchi tashqi operativ xotirada saqlanadi. Lekin, proshivkani o’zgartirish yoki uni rasshifrovkalash, masalan, yashirin mualliflik uchun yoki sxemani qayta tiklash uchun, amaliy jihatdan mumkin emas. Chunki proshivka faylidagi bitlar semantikasi – firma siri hisoblanadi,uni ehtiyotsizlik bilan o’zgartirish esa DMISni ishdan chiqaradi. Agar himoyalash kerak bo’lsa, unda dasturni yuklash loyiha himoyasini ta’minlovchi avtomat - tashqi LPGA yordamida amalga oshiriladi. DMISning yangi avlodlarida proshivkani shifelash ko’rib chiqiladi, masalan, o’rnatilgan DES shifrlagich yordamida. Bunda DES shifrlagichning kalitini saqlash batareyalar yordamida amalga oshiriladi.
Dasturlanuvchi mantiqiy integral sxemalar –DMIS raqamli sxemotexnikaning eng ko’zga ko’rinarli elementlaridan hisoblanadi. DMIS katta sondagi oddiy mantiqiy elementlarni o’z ichiga olgan kristall ko’rinishida bo’ladi. Boshlanishida bu elementlar o’zaro bog’lanmagan bo’ladi. Bog’lanishlar shu kristallada joylashgan electron kalit yordamida amalga oshiriladi. Elektron kalitlar raqamli sxemalarning konfiguratsiya kodini tashuvchi yacheykalardagi maxsus xotirani boshqaradi. Shunday qilib, DMIS xotirasiga belgilangan kodni yozish orqali har qanday murakkab ko’rinishdagi raqamli qurilmani yig’ish mumkin(bu DMIS parametriga va kristalda joylashgan elementlar soniga bog’liq). Mikroprotsessorlardan farqli ravishda DMISda apparat darajasidagi raqamli qayta ishlash algoritmlarini tashkillashtirish mumkin. Bunda raqamli qayta ishlash tezligi keskin oshadi. DMIS asosidagi qurilmalarda loyihalash texnologiyasinign afzalliklari quyidagilar hisoblanadi:

• 
  Sxemalarni ishlab chiqishda vaqt sarfining minimalligi(DMISning xotirasiga konfiguratsiya kodini kiritish kerak xolos);
  
• 
  Oddity raqamli sxemotexnika elementlaridan farqli ravishda bu yerda murakkab bosma platalar ishlab chiqish va tayyorlash zaruriyati ajralib chiqadi.
  
• 
  Raqamli sxemaning bir ko’rinishdan boshqasiga tez o’zgarishi(xotiradagi sxema konfiguratsiyasi kodining almashishi).
  
• 
  DMIS asosida yasaluvchi qurilmaga murakkab texnologik mahsulot talab qilinmaydi. DMIS ishlab chiquvchining kompyuteri yordamida dasturlanadi. Shuning uchun bu texnologiya ba’zida “stoldagi fabrika” deb nomlanadi.
  

DMISning qo’llanilish sohalari: signallarni raqamli qayta ishlashda, foydalanuvchi elektronikasi, ma’lumotlarni yig’ish tizmi, boshqaruv tizimi, telekommunikatsiya qurilmalarida, simsiz aloqani ta’minlovchi tizim qurilmalarida, umumiy maqsaddagi kompyuter qurilmalarida.
O’z mahsulotlarining talab qilingan sifati va texnik xarakteristikalarini ko’tarishga e’tibor qaratish orqali electron qurilmalarni ishlab chiqaruvchilar maxsuslashtirilgan integral sxemalar(IS)dan foydalanishadi. Ularni qo’llash quyidagi afzalliklarga ega:

• 
  Qurilma o’lchamlarini kichiklashtirish. DMISni qo’llash orqali ISlar soni kamaytiriladi, bosma plata o’lchami kamayadi va shu orqali qirilmaning o’lchami kamaytiriladi.
  
• 
  Texnik xarakteristikalarni takomillashtirish. ISlarning kamayishi tizim tezligining oshishiga va talab qilinuvchi quvvatning kamayishiga olib keladi.
  
• 
  Ishonchlilikning oshishi. Qurilmaning buzilishlarga va xatoliklarga ishonchliligi ISlar soniga to’g’ri proporsional bo’ladi.
  
• 
  Ishlanmalar himoyasini ta’minlash. Maxsus IS ni o’z ichiga oluvchi qurilmani nusxalash standart komponentalar asosida qurilganiga qaraganda ancha qiyin. Maxsus ISlar ishlab chiqaruvchining mualliflik huquqini himoyalashni ta;minlaydi.
  
• 
  O’zgarishlarga moslashuvchanlikning oshishi.
  

Ko’pincha adabiyotlarda maxsus ISlarni quyidagicha sinflarga ajratadi:
(ASIC)

• 
  Dasturlanuvchi foydalanuvchi ISsi – DMIS
  
• 
  Murakkab dasturlanuvchi IS – asosi matritsali kristallar
  

Klapanli matritsalar(Gate Arrays).

• 
  Standart yacheykadagi IS(Standard Cells).
  
• 
  To’liq buyurtmali IS(Full Custom).