Дата последнего обновления файла 28.09.2012

Программируемые логические матрицы

Первым представителем большого класса программируемых логических устройств (ПЛИС) стали программируемые логические матрицы (ПЛМ). В зарубежной литературе они называются PLA — Programmable logic Array. Обобщенная структура ПЛМ приведена на рисунке 1.

Обобщенная структура ПЛМ
Рисунок 1. Обобщенная структура программируемых логических матриц (ПЛМ)

Основная идея работы ПЛМ заключается в реализации логической функции, представленной в СДНФ — дизъюнктивной нормальной форме. На рисунке четко прослеживаются логические элементы "И", способные реализовать любой минтерм СДНФ и логические элементы "ИЛИ", осуществляющие суммирование термов, требующихся по логическому выражению СДНФ. В схеме ПЛМ, приведенной на рисунке 1, ранг терма ограничен количеством входов и равен четырем, количество термов тоже равно четырем. В реально выпускавшихся микросхемах программируемых логических матриц (ПЛМ) количество входов было равно шестнадцати (максимальный ранг минтерма — 16), количество термов равно 32 и количество выходов микросхемы — 8.

Примерами реализации программируемых логических матриц могут служить отечественные микросхемы K556PT1, K556PT2, K556PT21. В этих микросхемах программирование осуществлялось при повышенном напряжении питания. Там, где требовалось сохранить плавкую перемычку на ее вход и выход подавалось высокое напряжение, там, где соединение не требовалось, на вход подавался потенциал корпуса (логический ноль), а на выход — напряжение питания. Перемычка из поликристаллического кремния под воздействием высокой температуры, вызванной током короткого замыкания, испарялась.

Следует отметить, что полная принципиальная схема ПЛМ получается достаточно громоздкой (см. рисунок 1). Поэтому в зарубежной литературе обычно применяется шинное представление проводников. Логический элемент "И", реализующий минтерм СДНФ, изображается как одиночная горизонтальная строка с условно-графическим обозначением схемы "И". Ко входам этого элемента подводится многоразрядная шина, а на выходе подключен одиночный проводник. Если входной проводник подключается ко входу логического элемента "И" (перемычка сохранена), то это место обозначается крестиком 'x', а если соединение отсутствует (перемычка сожжена), то крестик не проставляется. Аналогично обозначаются и многовходовые элементы "ИЛИ". Пример подобного изображения схемы ПЛМ (PLA) приведен на рисунке 2.

Представление внутренней структуры схем ПЛМ, принятое в зарубежной литературе
Рисунок 2. Представление внутренней структуры схем ПЛМ, принятое в зарубежной литературе

По схеме четко можно восстановить реализуемую им логическую функцию. На рисунке 2 реализованы две логические функции f1 и f2:

Формула логической функции f1
Формула логической функции f2

Недостаток рассмотренной архитектуры ПЛМ — слабое использование ресурсов программируемой матрицы логических элементов "ИЛИ". Данное обстоятельство привело к появлению ещё одного вида программируемых логических матриц — PAL.

Литература:

  1. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2015.
  2. Александр Ашихмин Цифровая схемотехника. Шаг за шагом. М, Диалог-МИФИ, 2008.
  3. Клайв Максфилд Проектирование на ПЛИС. Архитектура, средства и методы. Курс молодого бойца. М, Додэка XXI, 2015.
  4. Дж. Ф. Уэкерли Проектирование цифровых устройств. М, Постмаркет, 2002.
  5. Программируемые логические матрицы (Электронный учебник по курсу компьютерная электроника, Харьковский национальный университет радиоэлектроники)
  6. Использование программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) (Электронный учебник по курсу компьютерная электроника, Санкт-Петербургского Института точной механики и оптики)
  7. Программируемые логические матрицы (Электронный учебник по курсу компьютерная электроника, Харьковский национальный университет радиоэлектроники)
  8. Использование программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) (Электронный учебник по курсу компьютерная электроника, Санкт-Петербургского Института точной механики и оптики)

Вместе со статьей "Программируемые логические матрицы" читают:

Микросхемы малой степени интеграции
http://digteh.ru/digital/litle/

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС)
http://digteh.ru/digital/PLD/

Программируемые матрицы логики (PAL)
http://digteh.ru/digital/PAL/

Сложные программируемые логические устройства (CPLD)
http://digteh.ru/digital/CPLD/

Программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA)
http://digteh.ru/digital/FPGA/


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100