Современные ПЛИС. Их разновидности, основные применения.

Современные образцы ПЛИС, выполненные по 0,22-микронной технологии, способны работать на частотах до 300 МГц и реализуют до 3 млн. эквивалентных логических вентилей. По формированию структуры современные ПЛИС подразделяются на две группы.

К первой относятся устройства, в которых требуемая структура устройства создается программированием связей коммутирующих матриц с использованием технологий перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств, в том числе и с электрическим стиранием. Такие устройства называются многократно программируемыми ПЛИС или EPLD (EPROM) или CPLD. Особенность этих устройств заключается в том, что сформированная структура является энергонезависимой, то есть, сохраняется при выключении питания, а для изменения структуры необходимо выполнить операции стирания (очистки) EPROM и программирования (записи) новой структуры.

В устройствах второй группы требуемые связи коммутирующих матриц обеспечиваются логическими ключами, которые управляются битовой последовательностью, записываемой во внутреннее статическое ОЗУ при конфигурировании ПЛИС, поэтому устройства этого класса получили название многократно реконфигурируемых или FPGA. Особенностью устройств этого класса является то, что требуемая структура целевого устройства должна восстанавливаться (записываться во внутреннее статическое ОЗУ) после каждого включения питания, что требует принятия дополнительных мер по сохранению и восстановлению требуемой конфигурации – является их достоинством, так как позволяет создавать адаптивные системы с динамически изменяющейся во времени структурой. То есть, в разные моменты времени использовать один и тот же кристалл для реализации различных цифровых устройств, которые наилучшим образом соответствуют изменяющимся во времени внешним условиям (например, обеспечивать работу сотового телефона в сетях с различными стандартами в зависимости от доступности той или иной сети в данный момент времени).

Оба класса ПЛИС позволяют реализовывать любые цифровые схемы, однако, в силу ряда особенностей внутренней структуры ПЛИС первой группы более приспособлены к реализации сложных комбинационных схем, а ПЛИС второй — к реализации цифровых (конечных) автоматов (state machine).

10. Программируемые цифровые устройства – микропроцессоры и ПЛИС. Их характерные особенности и отличия.

Одна из проблем, стоящих перед создателями новых вычислительных платформ – поиск компромисса между скоростью и универсальностью. Микропроцессоры общего назначения способны исполнить любой алгоритм. Однако по скорости их нельзя сравнить с заказными интегральными схемами, предназначенными для конкретных приложений (ASIC), реализующих те и только те функции, которые необходимы для решения вполне конкретной задачи. При должной настройке ASIC на данную проблему можно получить микросхему, которая будет значительно меньше, дешевле и быстрее, чем универсальный программируемый микpопpоцессоp.

Есть и третий вариант ПЛИС, т. е. такие аппаратные схемы, которые могут быть модифицированы практически в любой момент в процессе их использования. Они состоят из конфигурируемых логических блоков, подобных переключателям с множеством входов и одним выходом. В цифровых схемах такие переключатели реализуют базовые двоичные операции AND, NAND, OR, NOR и XOR. В большинстве современных микропроцессоров функции логических блоков фиксированы и не могут модифицироваться.

Принципиальное отличие ПЛИС состоит в том, что и функции блоков, и конфигурация соединений между ними могут меняться с помощью специальных сигналов, посылаемых схеме. В некоторых ASIC-микросхемах используются логические матрицы (так называемые Базовые Матричные Кристаллы — БМК), аналогичные ПЛИС по структуре, однако они конфигурируются раз и навсегда в процессе производства путем «прожига», в то время как ПЛИС могут постоянно перепрограммироваться и менять топологию соединений в процессе использования.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: