《电子设计自动化（EDA）技术》课件_第2章.pptx

第2章可编程逻辑器件;

2.1可编程逻辑器件基础

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2．全定制与半定制ASIC

全定制专用集成电路由集成电路生产厂商根据用户需求定制，其功能一般针对专用场合的特定工作对象，其电路结构固定，除非重新设计或定制，否则无法更改。该类芯片专业性强，适于大批量定型生产。典型的器件包括常用的通用存储器、接口电路、通用CPU等。

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半定制集成电路(Semi-CustomIntegratedCircuits，SIC)，是由生产厂商制造的半成品集成电路，可由用户或集成电路厂商根据用户要求进行编程、生产，得到专用集成电路。早期的半定制集成电路主要包括门阵列(GateArray)、标准单元(StandardCell)，内部集成一定数量的基本逻辑门与逻辑单元，通过相互之间的不同连接关系构成不同的数字系统；后来，随着集成电路技术的不断进步，集成电路在运行速度、逻辑资源、功能等方面得到不断发展，先后出现了功能更为强大的简单可编程逻辑器件(SPLD)，以及现在工程领域常用的复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程逻辑器件(FPGA)与在系统可编程(ISP)逻辑器件。

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3．可编程逻辑器件PLD

半定制ASIC的用户定制早期主要由专业的集成电路厂商完成，制造厂首先生产通用性较强的半成品集成电路，而后根据最终用户的具体要求固化电路，将这种半成品电路转换为专用集成电路。这个过程需要集成电路厂商与终端用户的多次交流、沟通，一定程度上束缚了半定制ASIC的应用灵活性与易用性。

可编程逻辑器件是由专业集成电路厂家生产制造、可由用户根据具体应用场合进行编程、配置，满足特定应用场合需求的半成品集成电路。

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PLD器件内部集成一定数量的逻辑门、触发器等基本逻辑电路，按照一定排列方式排列。编程之前，基本逻辑电路各自独立，不存在连接关系，也不具备具体的逻辑功能；通过用户编程，PLD内部的部分基本逻辑电路、逻辑单元形成特定的连接关系，相互之间构成固定的输入输出关系，实现用户程序指定的专有功能，相应的集成电路也由PLD转变为具有特定功能的专用集成电路。

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PLD与常规电路以及常规专用集???电路存在本质区别，常规电路一般包括多个分立元件、集成电路元件、元件之间的连线、支撑各元件及连线的电路板，电路一旦完成，元件之间的连线及其输入输出关系无法更改；PLD则由内部集成的基本元件与连线构成，具有更小的尺寸与功耗，内部连线可以通过编程更改，形成新的电路。常规专用集成电路具有与PLD相似的结构、集成度与功耗，只是其内部构成元件及连接关系固定，无法通过编程改变，功能相应也无法改变。

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2.1.2PLD器件的发展

1．PROM与PLA器件

可编程只读存储器(ProgrammableRead-OnlyMemory，PROM)与可编程逻辑阵列(ProgrammableLogicArrays，PLA)，二者统称为现场可编程逻辑阵列(Field-ProgrammableLogicArray，FPLA)，出现于上世纪70年代初期，是早期重要的PLD器件。

2．PAL器件

70年代末，出现了可编程阵列逻辑(ProgrammableArrayLogic，PAL)。

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3．GAL器件

80年代初，Lattice推出通用阵列逻辑(GenericArrayLogic，GAL)器件，具有可擦除、重复编程、加密等特点，此后GAL大量用于工业自动化产品，实现相对简单的逻辑功能，取代常用的分立元件。

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4．CPLD器件

80年代中期，在EPROM与GAL器件基础上，Altera推出可用逻辑门数超500门的可擦除PLD器件(ErasableProgrammableLogicDevice，EPLD)。之后，Xilinx、Atmel针对EPLD器件展开了大量工作，推出多种制造工艺、结构各不相同的器件，片内资源不断扩大，最终形成了现在还在广泛应用的复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammableLogicDevice，CPLD)。

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5．FPGA器件

80年代中期，Xilinx推出现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)，相对于早期其他可编程器件，FPGA器件的规模要大得多，可容许逻辑的复杂程度也得到了极大的提高。FPGA的出现使面向特定复杂工业的专用集成电路成为可能，为满足工业领域严苛的可靠性、集成度以及实时性等要求提供了一种有效解决方案，为可编程逻辑器件在工业现场的大规模广泛应用提供了重要的技术支撑。

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6．ispLSI器件

90年代初，Lattice推出在系统可编程大规模集成电路(In-SystemProgr