第二章——大规模可编程逻辑器件.ppt

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1、LOGOEDAEDA技术及应用技术及应用技术及应用技术及应用电子信息工程学院电子信息工程学院王桔王桔EDA技术及应用技术及应用 第第2章大规模可编程逻辑器件章大规模可编程逻辑器件Company LogoGAL:Generic Array Logic 通用阵列逻辑通用阵列逻辑相关专业名词相关专业名词PLD：Programmable Logic Device 可编程逻辑器件可编程逻辑器件CPLD：Complex Programmable Logic Device 复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件EPLD：Erasable Programmable Logic Device 可擦除可编程逻辑器件

2、可擦除可编程逻辑器件FPGA：Field Programmable Gate Array 现场可编程门阵列现场可编程门阵列VHDL：Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language 超高速集成电路硬件描述语言超高速集成电路硬件描述语言ASIC：Application Specific Integrated Circuit 特定用途集成电路特定用途集成电路PAL：Programmable Array Logic 可编程阵列逻辑可编程阵列逻辑PLA：Programmable Logic Array 可编程逻辑阵列可编程

3、逻辑阵列Company LogoEDA技术及应用技术及应用v2.1可编程逻辑器件概述可编程逻辑器件概述PLD(Programmable Logic Devices):用户用户构造逻辑功能。构造逻辑功能。传统数字系统传统数字系统 现代数字系统现代数字系统 由固定功能标准集成电路由固定功能标准集成电路74/54系列、系列、4000、4500系列系列构成。设计无灵活性，芯片种构成。设计无灵活性，芯片种类多，数目大。类多，数目大。仅由三种积木块；微处理仅由三种积木块；微处理器，存储器和器，存储器和PLD构成。即构成。即CPU+RAM+PLD模式。模式。PLD的设计是其核心。的设计是其核心。Compan

4、y Logo2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程可编程逻辑器件的发展历程70年代年代80年代年代90年代年代PROM 和和PLA 器器件件改改进进的的 PLA 器器件件GAL器器件件FPGA器器件件EPLD 器器件件CPLD器器件件内嵌复杂内嵌复杂功能模块功能模块的的SOPCCompany LogoEDA技术及应用技术及应用v2.1.1PLD的发展进程的发展进程 70年代初年代初:PROM、PLA（第一代）（第一代）70年代末：年代末：ADM公司推出公司推出PAL_Programmable Array Logic80年代初：年代初：Lattice公司推出公司推出GAL_Generic Arra

5、y Logic（第二代）（第二代）80年代中期：年代中期：Xinlinx公司推出公司推出FPGA90年代初：年代初：Lattice公司推出公司推出ispLSICompany LogoEDA技术及应用技术及应用v近几近几PLD的发展的发展密度：单片集成度已达密度：单片集成度已达1000万系统门万系统门速度：速度：420MHZ线宽：线宽：90nm，属甚深亚微米技术，属甚深亚微米技术vPLD最显著的特点：最显著的特点：高集成度、高速度、高可靠性、在系统编程高集成度、高速度、高可靠性、在系统编程（ISP）vPLD已占整个已占整个IC产值的产值的40%以上。以上。PLD的产量、的产量、集成度每年增加集成

6、度每年增加35%，成本降低，成本降低40%。Company LogoEDA技术及应用技术及应用v近年近年PLD的发展热点的发展热点1.从互连延时入手解决系统速度问题从互连延时入手解决系统速度问题 门延时门延时:几百几百ns 不足不足2ns 互连延时互连延时:相对门延时越来越大相对门延时越来越大2.在系统可编程技术在系统可编程技术(ISP)ISP(In_system Programmability)是指对器件、电路板、整个电子系统进行逻辑是指对器件、电路板、整个电子系统进行逻辑重构和修改功能的能力。这种重购可以在制造重构和修改功能的能力。这种重购可以在制造之前、制造过程中、甚至在交付用户使用后进

7、之前、制造过程中、甚至在交付用户使用后进行。行。Company LogoEDA技术及应用技术及应用传统传统PLD：先编程后装配；：先编程后装配；ISP PLD：可先编程后装配，也可先装配后编程。：可先编程后装配，也可先装配后编程。Company LogoEDA技术及应用技术及应用v根据器件密度分：根据器件密度分：低密度低密度PLD；高密度；高密度PLD（HDPLD）：超过）：超过500门。门。Company Logo图图2-1 基本基本PLD器件的原理结构图器件的原理结构图2.1 PLD器件的基本结构器件的基本结构Company LogoEDA技术及应用技术及应用器件名器件名与阵列与阵列或阵列

8、或阵列输出电路输出电路PROM固定固定可编程可编程固定固定PLA可编程可编程可编程可编程固定固定PAL可编程可编程固定固定固定固定GAL可编程可编程固定固定可组态可组态依据可编程的部位不同，可将依据可编程的部位不同，可将PLD器件分为：器件分为：PROM,PLA,PAL,GAL四种最基本类型。四种最基本类型。Company Logo2.2 简单简单PLD原理原理2.2.1 电路符号表示电路符号表示图图2-3 常用逻辑门符号与现有国标符号的对照常用逻辑门符号与现有国标符号的对照Company Logo2.2.1 电路符号表示电路符号表示图图2-4PLD的互补缓冲器的互补缓冲器 图图2-5 PLD

9、的互补输入的互补输入 图图2-6 PLD中与阵列表示中与阵列表示图图2-7 PLD中或阵列的表示中或阵列的表示 图图2-8 阵列线连接表示阵列线连接表示 Company Logo2.2.2 PROM图图2-9 PROM基本结构：基本结构：其逻辑函数是：其逻辑函数是：Company Logo2.2.2 PROM图图2-10 PROM的逻辑阵列结构的逻辑阵列结构逻辑函数表示：逻辑函数表示：Company Logo2.2.2 PROM图图2-11 PROM表达的表达的PLD图阵列图阵列图图2-12 用用PROM完成半加器逻辑阵列完成半加器逻辑阵列Company Logo2.2.3 PLA图2-13

10、PLA逻辑阵列示意图逻辑阵列示意图Company Logo2.2.3 PLA图图2-14 PLA与与 PROM的比较的比较Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company LogoEDA技术及应用技术及应用Company Logo