28. Программируемая матричная логика (pal), базовые матричные кристаллы (ga).
PAL – ПЛИС, имеющ. програм-мую матр. "И" и фиксир. матр. "ИЛИ". Фрагмент схем: на пересеч. шин входных переменных xi и шин входных выводов И усл-но показано наличие всех перемычек (•). Програм-ние ПМЛ вып-ся устранением лишних с точки зрения реализ-го алгоритма связей м/у указанным шинами.
По ср. с ПЛМ эта схема имеет ↓ функц-ую гибкость, т.к. матр. ИЛИ фиксирована, но их изготовление и исп-ние проще.
В ПМЛ имеется огранич. на максимальное число конъюнкций в лог. ф-ях, поскольку матр. ИЛИ фиксирована. Это приводит к необх. минимизировать лог. ф-ию при ее реализ. с исп. ПМЛ.
За счет исп. програм-мого буфера возможно получ. реализуемых лог. ф-ий в прямом или инверсном виде. Сущ. схемы с двунаправленными выводами, схемы с памятью, исп. дополнительные триггеры.
GA – совокупность регулярно располож. на полупроводниковых кристаллах топологических ячеек, м/у кот. оставлены свободные зоны для создания межсоединений. Такой кристалл явл. полуфабрикатом, кот. производится в массовых кол-вах без ориентации на конкретного потребителя. Чтобы на его основе было получено конкретное уст-во, необходимо выполнить треб. соединения эл-ов и ячеек. Вып. соед-ий осущ. на заключительных этапах изготовления, а проектир. устр-ва сводится к созданию рисунка межсоединений.
Недостатком БМК явл. неоптимальность рез-та проектир-ия, кот. прояв-ся в худшем исп. площади кристалла (часть элементов не используется) и меньшем быстродействии.
Внутр. организация: Базовая ячейка (БЯ) – набор схемных эл-ов, регулярно повторяющихся на кристалле. БЯ бывают нескоммутированными и частично скоммутированными. БЯ внутр. обл. наз-ся матричными БЯ, ячейки периферийной зоны – периферийными БЯ. Соединением компонентов БЯ можно сформировать один ЛЭ, из кот. соотв-но можно сформировать любой функц-ый узел.
Функциональная ячейка (ФЯ) – функц-но законченная схема, реализ. путем соед. компонентов в пределах одной или нескольких БЯ.
Библиотека функциональных ячеек – совок. ФЯ, исп. при проектир-нии. Каналы трассировки – пути на БМК, позв-щие осущ. межсоединения ячеек. Канальные БМК – матр. ячеек, кот. располагаются в центр. обл. кристалла и изолированы др. от др. Обл кристалла, не занятые ячейками, служат для вып. соед-ий м/у ячейками – организаций каналов трассировки. Бесканальные БМК представляют собой стр-ру, в кот. вся внутр. обл. заполнена ячейками. В этой стр-ре любая обл. м.б. исп. как для создания лог. схемы, так и для создания межсоединений.
Рис.27.5. Структуры БМК канального (а), бесканального (б) и блочного (в) типов: 1 – базовые ячейки: 2 – каналы трассировки
В бесканальных БМК площадь кристалла исп-ся более эффективно, т.к. любые ячейки м.б. исп. по усмотрению разработчика для орг-ции связей или функц-ных ячеек.
Блочные БМК содержат как блоки лог. обработки данных, так и память или др. специализир. блоки. Каждый из таких блоков представляет собой БМК в миниатюре. М/у этими блоками располаг-ся трассировочные каналы. На периферии блоков размещают внутр. буферные каскады для формир-ия сигналов, обеспеч. передачу сигналов по межблочным связям, имеющим относит. большую длину.
Основой БМК явл. кристалл полупроводника, на кот. располож. Матр. базовых ячеек, а по его краям – периферийные ячейки, содерж-е эл-ты ввода/вывода сигналов, контактные площадки, выходные усилители и т.д. БМК, в завис.от схемотехнической разновид. базовых ячеек, : на цифр., аналог. и аналого-цифровые. Аналоговые БМК позв. Реализ. ОУ, коммутаторы, фильтры и т.д. Они менее распространены по ср. с цифровыми.