Этапы программирования МПС. Составление схем алгоритмов.
Программируемая матричная логика.
Одно из важных применений БИС программируемой логики — замена ИС малого и среднего уровня интеграции при реализации так называемой произвольной логики. В этих применениях лошческая мощность ПЛМ зачастую используется неполно. Это проявляется, в частности, при воспроиэне- дении типичных для практики систем переключательных функции, не имсюших больших пересечений друг с другом по одинаковым термам. В таких случаях возможность использования выходов любых конъюнктурой любыми дизыонкторами (как предусмотрено в ПЛМ) становится излишним усложнением. Отказ от этой возможности означает отка * от программирования матрицы ИЛИ и приводит к структуре ПМЛ (PAL, GAL).
В сравнении с ПЛМ схемы ПМЛ имеют меньшую функциональную гипюкть. т. к. о них матрица ИЛИ фиксировано, но их изготовление и использование проще Преимущества ПМЛ особенно проявляются при проектировании не- I сложных устройств.
Подготовка задач к решению на ПМЛ имеет мною общего с подходом к решению задач на ПЛМ, но есть и различия Дли ПМЛ важно уменьшить число элементов И для каждого выхода, tfo если для ПЛМ стремятся искать представление функции с наибольшим числом общих термов, то дли ПМЛ это не требуется» поскольку элементы И фиксированы но сиоим иыходам и не могут быть использованы другими выходами (т. е. для других функций)
Функциональные разновидности ПЛМ и ПМЛ
|
|
|
Рассмотренные структуры ПЛМ и ПМЛ базовые с которых началось pas витие этих направлений. В дальнейшем происходило обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ с помощью рада приемов, в мерную очереяь следующих.
Схемы с Программируемым выходным буфером
В этик схемах обеспечивается возможность получения выходных функций в прямом или HHuejJCHOM пиле В такой схеме (рис. 7 \ 1} выработанные матрицами функции F['.._Frj" проходит череч выходной буфер, разрядные схемы которого выполнены как сумматоры по модулю 2,
Схемы с двунаправленными выводами
Используя элементы с тремя состояниями выхода, можно построить схему, в которой некоторые выводы можно приспосабливать для работы а качестве входов или выходов в зависимости от программирования перемычек. В такой схеме один из конъюмкторов предназначен для управления элементом с гремя состояниями выхода (рис 7.13). Выход элемента одновременно связан с матрицей И как вход.
Возможны четыре режима вывода Вх/Вы\ в зависимости от того, как запрограммированы входы конъюнктора К:
□ Все перемычки нетронуты. В этом режиме на выходе конъюнктора К бу дет нуль, буфер имеет третье состояние выхода и вывод функционирует как вход.
|
|
|
□ Все перемычки пережжены, на выходе конъюнктора единица, буфер активен, вывод работает как выход (его сигналы не используются в матрице И)
□ Выход с обратной связью Этот режим отличается от предыдушего только тем, что сигналы вывода используются в матрице И.
Управляемый выход. Здесь входы конъюнктора программируются. При заданной комбинации входных сигналов конъюнктор приобретает единичный выход, и вывод срабатывает как выход.
В схеме с некоторым числом двунаправленных выводов можно изменять соотношение числа входов-выходов. Если число входов равно т. число выходов п и число двусторонних выводов р, то можно иметь число входов от m до m + р и число выходов от п до n + р при условии, что сумма числа входов и выходов не превосходит m + п ■+ р
ПМЛ серии К1556
Первая отечественная ПМЛ появилась ь серии KPI556 (микросхема ХЛ&, за которой последовали ИС ХП4, ХП6, ХП8), Микросхема ХЛ8 ПМЛ с дву ннщавленнымн выводами (входами-выходами), структура которой показана на рис, 7.I6- Число входов может измениться от № (входы, показанные с левой стороны матрицы) до 16, если все двунаправленные выводы В2. В7 запрограммированы как входы. Число выходов изменяется от 2 до 8 Суммарное число входов и выходов не может превышать 18. 
|
|
|
Выходные буферы ПМЛ получают разрешен не или запрещение работы от матрицы И. как было рассмотрено в предыдущем параграфе. Набор элементов ИЛИ состоит из 8 элементов с семью входами, т. е, на каждый элемент ИЛИ приходится по 7 конъюнкторов с числом входов от 10 до 16 Исходя из сказанного, можно оценить и размерность матрицы И. содержащей 2048 узлов
В микросхемах типа ХП имеются элементы памяти — триггеры типа D число которых совпадает с цифрой в обозначении ИС (4, 6 или 8) Структура ИС ХП4 (рис. 717) имеет первый уровень лотки, на котором образуются термы входных переменных, второй уровень — матрица ИЛИ. состоящая из 8 дизъюнкторов (четырех 7-входоных и четырех 8-входовых). Выходные усилители выполнены по схеме с тремя состояниями Четыре D-триггера имеют управление от положительного фронта внешнего синхросигнала С. Сигнал ОЕ упрашгяст буферами, подключенными к выходам триггеров.
Число входов у ПМЛ типа ХП — восемь, число выходов 8(4), 8(2) и 8 для ХП4, ХП6 и ХП8 соответственно, задержка между выводами вход-выход не более 40 не, а между тактовым сигналом и выходом не более 25 не. Погублен не тока — 180 мА.
Пример подготовки задачи к решению с помощью ПМЛ
|
|
|
Для реализации устройства на основе ПЛМ или ПМЛ его функции нужно определить как систему переключательных функций.
При проектировании устройств на основе ПЛМ и ПМЛ пользуются подсистемами автоматизации проектирования, т. к. ручная подготовка задачи можвт оказаться неприемлемо громоздкой Для подсистемы автоматизированного проек тироеания подготовка данных гровсдится с использованием входного языка таблиц или систем булевых уравнении, записанных в предусмотренной языком форме. Данные для программатора, пережигающего перемычки, получаются автоматически.
Б подобных подсистемах имеются также режимы входного контроля ИС. проверяющего целостность перемычек ИС до программирования; ввода данных с Э1 алона, т е. уже запрограммированной ИС, установленном в специальную соединительную розетку; сравнения данных о программировании, находящихся в памяти подсистемы, с состоянием перемычек ИС и др
Базовые матричные кристаллы
Первые образцы базовых матричных кристаллов (БМК) появились ы 1975 г. как средство реализации нестандартных схем иысокопроизводиiелыюн ЭВМ без применения микросхем малого и среднего уровней интеграции. Разработка БМК. кр>оме того, позволила выполнить и нетиповые части машины на БИС
Основа БМК первого поколения — совокупность регулярно расположенных на кристалле базовых ячеек (БЯ), между которыми имеются свободные зоны для создания соединений (каналы). Эта архитектура называется канальной. Базовые ячейки занимают внутреннюю область БМК, в которой они расположены по строкам и столбцам, и содержат группы нсскоммутированиых элементов (транзисторов, резисторов и др.). В периферийной области кристалла размешены ячейки ввода вывода, набор схемных компонентой кото рых ориентирован на реализацию связей БМК с внешними цепями.
При проектировании БМК стремятся наилучшим обратом сбалансировал, число базовых ячеек, трассировочные ресурсы кристалла и число контактных площадок для подключения внешних выводов. Неудачные соотношения между указанными парами рами могут сущест пенно ограничивать полноту использования ресурсов кристалла при построении МАБИС.
Трассировочная способность БМК определяется, прежде всего, площадью, отводимой для межэлементных связей в ортогональных направлениях Учитывается и число слоев межсоединений. Недостаточная трассировочная способность приводит к уменьшению числа задействованных при построении МАБИС базовых ячеек. Избыточная трассировочная способность ведет к нерациональному использованию площади кристалла, что понижает уровень интв1рации БМК и повышает его стоимость.
До описания разновидностей БМК остановимсн подробнее на основных понятиях и определениях.
Базотя ячейка (БЯ) уже определялись как некоторый набор схемных элементов, регулярно повторяющийся на определенной площади кристалла. Этот набор может состоять из нескоммутированиых элементов, а также из частично скоммутировЕнкых.
Применяются два способа органнзаиин ячеек БМК:
□ из элементов МБЯ может быть сформирован один логический элемент, а для реализации более сложных функций используются несколько ячеек;
□ из элементов МБЯ можег бьпь сформирован любой функциональный узел, а состав элементов ячейки определяется схемой самого сложного узла.
□ Функциональная ячейка (ФЯ)— функционально законченная схема, реализуемая путем соединения элементе® в пределах одной или нескольких БЯ.
□ Библиотека функщюнеиъны* ячеек - совокупность ФЯ. используемых при проектировании МАБИС. Библиотечные элементы имеют различнуюсложность(логические элементы, триггеры, более сложные узлы или их фрагменты). В состав библиотечного элемента могут входить одна или несколько БЯ.
Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 404; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!