Программируемые логические интегральные схемы


Практика реализации комбинационных устройств с помощью ПЗУ показала, что чаще всего номинальная информационная емкость используется неэффективно. Более рациональны программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС).

Существует большое количество разновидностей ПЛИС, однако всех их объединяет — возможность программирования — настройки на заданные пользователем логические функции. Наиболее распространены ПЛИС однократно программируемые пользователем, хотя используются и перепрограммируемые. Простейшими вариантами ПЛИС являются: программируемая логическая матрица (ПЛМ) и  динамически программируемая матричная логика (ПМЛ). Функциональная схема ПЛМ имеет вид:

 Программируемые логические интегральные схемы

Схему ПЛМ образуют: линейка входных инверторов, линейка элементов И, а также линейка выходных элементов ИЛИ (ИЛИ-НЕ).

Число входов элемента И равно здесь числу разрядов входного кода. Каждый из этих элементов выполняет функции элементарного дешифратора с одним выходом. Взаимное соединение элементов схемы осуществляется электрическим соединением вертикальных и горизонтальных проводников в матрицах логических произведений, сумм и матрицы НЕ. При этом обеспечивается реализация в ПЛМ логической функции записанной в виде ДСНФ или инверсии ДСНФ.

ПЛМ характеризуют числом входов, числом выходов, числом элементов И (максимально допустимым числом разных элементарных логических произведений), а также числом входных элементов ИЛИ (максимально допустимым числом слагаемых в ДСНФ). Приведем для примера характеристики ПЛМ типа КР556РТ1:

число входов_________________16;

число выходов________________ 8;

число элементов И____________48;

число входов элементов ИЛИ___16.

Наличие нескольких матриц делает программирование ПЛМ достаточно сложным делом. Поэтому разработчики ПЛИС стараются уменьшить число матриц. Так, например ПМЛ имеет только матрицу логических произведений. Для того чтобы обеспечить реализацию в ПМЛ ДСНФ произведения логической функции приходится:

1. использовать в каждом из выходных разрядов свою отдельную линейку элементов И;

2. иметь столько же входов у элемента ИЛИ сколько элементов И содержится в каждой линейке.

При этом функциональная схема ПМЛ может иметь вид:

 Программируемые логические интегральные схемы

На функциональных схемах ПЛМ и ПМЛ обозначают также как и ПЗУ.