第二章大规模可编程逻辑器件.pptx

可编程逻辑器件（PLD--Programmable Logic Devices）：用户构造逻辑功能;可编程逻辑器件 (PLD) 是用来实现定制逻辑功能的、用户可自由配置的数字集成电路 (ICs) 。;近年 PLD的发展 密度：单片已达1亿系统门 速度：达1000MHz以上 线宽：已达 60 nm，属甚深亚微米技术 （VDSM—Very Deep Sub Micrometer） PLD最显著的特点： 高集成度、高速度、高可靠、 在系统编程（ISP_In System Programming ） PLD已占整个IC产值的40%以上。PLD的产量、 集成度每年增加35%，成本降低40%。 ; Altera 产品系列主要性能 ;Altera公司千万门级的FPGA (SOC): Stratix ;2.1 可编程逻辑器件的两种主要结构;PLD结构图; FPGA（Field Programmable Gates Array） CPLD（Complex Programmable Logic Device） FPGA：现场可编程门阵列型FPGA具有门阵列的结构形式，它有许多可编程单元（或称逻辑功能块）排成阵列组成。逻辑单元的核心为由静态存储器（SRAM）构成的函数发生器，即查找表。 特点：由多种长度不同的连线资源组成，每次布线的延迟可不同，属统计型结构，即每次执行的功能相同，却能给出不同的布线形式。;;;用查找表实现4输入与门的原理;含查找表的逻辑单元：（FPGA）; CPLD：以逻辑宏单元为基础，加上内部的与或阵列和外围的I/O模块组成。逻辑单元主要由“与或阵列”构成。 任意一个组合逻辑都可以用“与—或” 表达式来描述，所以该“与—或阵列”的“乘积项”结构 能实现大量的组合逻辑功能。 特点：内部互连结构由固定长度的连线资源组成，布线的延迟确定，属确定型结构。;简单的“与或”阵列：（PAL、GAL、CPLD）;右图逻辑： O2 = !I2!I1I0 # I2I0 # I1!I0 O1 = I2!I1!I0 # I1!I0 O0 = !I1!I0 # I2!I1!I0;EPM7128系列CPLD的逻辑宏单元：;CPLD和FPGA的主要区别：; Altera 器件结构 ; Altera 器件的用户I/0引脚和可用门 ;2.2 CPLD的结构与工作原理-以ALTERA MAX 7000S 系列为例;;2.3 FPGA的结构与工作原理;FPGA分类;基于查找表（LUT:Look-Up table）：可编程逻辑块是查找表，由查找表构成函数发生器;多路开关类型：可编程逻辑块采用多路开关实现逻辑。;编程后的逻辑连接示例;;嵌入式阵列块 EAB(Embedded Array Block) EAB 模块图;EAB可用于实现： FIFO、ROM、RAM、 乘法器、 数字滤波器、 微处理器 利用输入输出可编程寄存器EAB可实现： 同步设计、 异步设计;EAB与分布式RAM的比较： 分布式RAM： 4输入查找表构成(16 x 1)RAM。 由分布式RAM组成大RAM时，存 取时间变长，并占用大量器件资源。 使用EAB占用器件资源少，速度快。;EAB与逻辑单元（LE）比较： EAB用作LUT，能实现较复杂的逻辑功能， 占用器件面积更小，速度更快。 逻辑单元实现相对简单的功能。如要实现 较复杂功能，则所需逻辑单元较多，占用器件 面积较大，速度变慢。;逻辑单元（ LE ） LE(Logic Element) 是FLEX