Конструирование ПЛИС

Специализированные полузаказные ИС на базовых матричных кристаллах (БМК), называемых за рубежом вентильными матрицами (Gate Arrays), бе­зусловно, обладают рядом преимуществ. Основным из них является возмож­ность создания на их основе самых различных микросхем при наличии раз­витых средств проектирования. Именно это, наряду с низкой стоимостью самих кристаллов, и обусловило широкое распространение БМК в 60-70 го­ды.

Однако весьма очевидны и недостатки матричных кристаллов. Прежде всего речь идет о значительных сроках и затратах на проектирование специализированных ИС на основе БМК. Эта негативная их особенность послужила предпосылкой для появления нового класса специализированных полузаказных микросхем (СПИС) - программируемых логических ИС (ПЛИС). В зарубежной литературе синонимом ПЛИС является аббревиатура PLD-programmable logic devices.

ПЛИС- это интегральные микросхемы, содержащие программируемую матри­цу элементов логического И (конъюнкторов), программируемую или фикси­руемую матрицу элементов логического ИЛИ (дизъюнкторов) и так называе­мые макроячейки (в зарубежной литературе-macrocells). Макроячейки, как правило, включают в себя триггер, тристабильный буфер и вентиль исклю­чающее ИЛИ, управляющий уровнем активности сигнала. Размерность мат­риц и конфигурация макроячеек определяют степень интеграции и логичес­кую мощность ПЛИС.

Структурная схема обобщенной модели ПЛИС приведена на рис.1, а тиро­вые конфигурации макроячеек - на рис.2,3 и 4.

В сочетании с разнообразными обратными связями перечисленные элемен­ты формируют завершенную автоматную структуру, ориентированную на реа­лизацию как комбинационных (дешифраторов,мультиплексоров, сумматоров), так и последовательностных схем (управляющих автоматов, контроллеров, счетчиков).