可編程邏輯器件

可編程邏輯器件

計算機組件
可編程邏輯器件英文全稱為:programmable logic device即PLD。PLD是做為一種通用集成電路産生的,他的邏輯功能按照用戶對器件編程來确定。一般的PLD的集成度很高,足以滿足設計一般的數字系統的需要。[1]這一策略使Xilinx可以集中精力設計新産品結構、軟件工具和IP核心,同時還可以利用最先進的半導體制造工藝技術。
    中文名:可編程邏輯器件 外文名:programmable logic device 别名: 簡稱:PLD 作用:通用集成電路 分類:固定邏輯器件和可編程邏輯器件

發展曆史

70年代:出現隻讀存儲器PROM(ProgrammableReadonlyMemory),可編程邏輯陣列器件PLA(ProgrammableLogicArray)

70年代末:AMD推出了可編程陣列邏輯PAL(ProgrammableArrayLogic)

80年代:Lattice公司推出了通用陣列邏輯GAL(GenericArrayLogic)

80年代中:Xilinx公司推出了現場可編程門陣列FPGA(FieldProgrammableGateArray)。Altera公司推出了可擦除的可編程邏輯器件EPLD(EraseProgrammableLogicDevice),集成度高,設計靈活,可多次反複編程

90年代初:Lattice公司又推出了在系統可編程概念ISP及其在系統可編程大規模集成器件ispLSI)

現以Xilinx、Altera、Lattice為主要廠商,生産的FPGA單片可達上千萬門、速度可實現550MHz,采用65nm甚至更高的光刻技術。

對比

PLD有可編程隻讀存儲器(PROM)、可擦除可編程存儲器(EPROM)、可編程邏輯陣列(簡稱PLA)、可編陣列邏輯(簡稱PAL)和通用陣列邏輯(簡稱GAL)等幾種。它們的結構特點和功能列于表中。

PLA的總體結構與PROM類似,也由與門陣列、或門陣列和輸出緩沖器組成;它的與門陣列是可編程的。在産生同樣的組合邏輯函數時,使用PLA比使用PROM節省與門陣列和或門陣列中的單元數。

有的PAL器件為寄存器輸出結構,所以用PAL不僅能構成組合邏輯電路,也能構成時序邏輯電路。GAL的輸出宏邏輯單元有不同的工作模式,并允許通過編程選定。這些工作模式包括了PAL的各種輸出結構。GAL更具通用性。PAL和GAL的編程工作比較複雜,需使用專門的開發工具(包括編程器和編程語言)進行。這些開發工具使用起來很方便。

特點

固定邏輯器件和PLD各有自己的優點。例如,固定邏輯設計經常更适合大批量應用,因為它們可更為經濟地大批量生産。對有些需要極高性能的應用,固定邏輯也可能是最佳的選擇。

然而,可編程邏輯器件提供了一些優于固定邏輯器件的重要優點,包括:PLD在設計過程中為客戶提供了更大的靈活性,因為對于PLD來說,設計反複隻需要簡單地改變編程文件就可以了,而且設計改變的結果可立即在工作器件中看到。

PLD不需要漫長的前置時間來制造原型或正式産品-PLD器件已經放在分銷商的貨架上并可随時付運。PLD不需要客戶支付高昂的NRE成本和購買昂貴的掩模組-PLD供應商在設計其可編程器件時已經支付了這些成本,并且可通過PLD産品線延續多年的生命期來分攤這些成本。

PLD允許客戶在需要時僅訂購所需要的數量,從而使客戶可控制庫存。采用固定邏輯器件的客戶經常會面臨需要廢棄的過量庫存,而當對其産品的需求高漲時,他們又可能為器件供貨不足所苦,并且不得不面對生産延遲的現實。

PLD甚至在設備付運到客戶那兒以後還可以重新編程。事實上,由于有了可編程邏輯器件,一些設備制造商至今正在嘗試為已經安裝在現場的産品增加新功能或者進行升級。要實現這一點,隻需要通過因特網将新的編程文件上載到PLD就可以在系統中創建出新的硬件邏輯。

發展前景

過去幾年時間裡,可編程邏輯供應商取得了巨大的技術進步,以緻至今PLD被衆多設計人員視為是邏輯解決方案的當然之選。能夠實現這一點的重要原因之一是象Xilinx這樣的PLD供應商是"無晶圓制造廠"企業,并不直接擁有芯片制造工廠,Xilinx将芯片制造工作外包給IBMMicroelectronics和UMC這樣的主要業務就是制造芯片的合作夥伴。

先進的工藝技術在一系列關鍵領域為PLD提供了幫助:更快的性能、集成更多功能、降低功耗和成本等。至今Xilinx采用先進的0.13um低K銅金屬工藝生産可編程邏輯器件,這也是業界最好的工藝之一。

例如,僅僅數年前,最大規模的FPGA器件也僅僅為數萬系統門,工作在40MHz。過去的FPGA也相對較貴,當時最先進的FPGA器件大約要150美元。然而,今天具有最先進特性的FPGA可提供百萬門的邏輯容量、工作在300MHz,成本低至不到10美元,并且還提供了更高水平的集成特性,如處理器和存儲器。

同樣重要的是,PLD至今有越來越多的知識産權(IP)核心庫的支持-用戶可利用這些預定義和預測試的軟件模塊在PLD内迅速實現系統功能。IP核心包括從複雜數字信号處理算法和存儲器控制器直到總線接口和成熟的軟件微處理器在内的一切。此類IP核心為客戶節約了大量時間和費用-否則,用戶可能需要數月的時間才能實現這些功能,而且還會進一步延遲産品推向市場的時間。

其它相關

編程語言

有關之前所談到的“PAL”,若要以手工的方式來産生JEDEC檔實是過于複雜,所以多半改用電腦程序(也稱:計算機程序)來産生,這種程序(程序)稱為“邏輯編譯器,logiccompiler”,它與程序開發撰寫時所用的軟件編譯器相類似,而要編譯之前的原始代碼(也稱:源代碼)也得用特定的編程語言(也稱:程序語言、編程語言)來撰寫,此稱之為hardwaredescriptionlanguage(硬件描述語言),簡稱:HDL。

而且,HDL并非僅有一種,而是有許多種,如ABEL、AHDL、Confluence、CUPL、HDCal、JHDL、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL等都是,但目前最具知名也最普遍使用的是VHDL與Verilog。

相關詞條

相關搜索

其它詞條