9.3. Программируемая матричная логика (пмл)

Одно из важнейших применений БИС программируемой логики – замена ИС малого и среднего уровня интеграции при реализации так называемой произвольной логики. В таких применениях логическая мощность ПЛМ зачастую используется неполно. Это встречается, в частности, при воспроизведении типичных для практики систем переключательных функций, не имеющих больших пересечений друг с другом по одинаковым термам. В таких случаях возможность использования выходов любых конъюнкторов любыми дизъюнкторами (как предусмотрено в ПЛМ) становится излишним усложнением. Отказ от этой возможности означает отказ от программирования матрицы ИЛИ, что приводит к структуре ПМЛ (PAL, GAL).

В сравнении с ПЛМ схемы ПМЛ имеют меньшую функциональную гибкость, так как в них матрица ИЛИ фиксирована. Однако наличие одной программируемой матрицы И и фиксированной матрицы ИЛИ привело к уменьшению размеров микросхемы, времени распространения сигнала через кристалл, упрощению программирования схем. По этим причинам микросхемы ПМЛ в свое время завоевали наибольшую популярность у конструкторов аппаратуры [9]. Упрощенное обозначение незапро-граммированной ПМЛ приведено на рис. 9.10.

Подготовка задач к решению на ПМЛ имеет много общего с подходом к решению задач на ПЛМ, но есть и различия. Для ПМЛ важно уменьшить число элементов И для каждого выхода. Но если для ПЛМ стремятся искать представление функции с наибольшим числом общих термов, то для ПМЛ это не требуется, поскольку элементы И фиксированы по своим выходам и не могут быть использованы для формирования других выходных функций.

Рис. 9.2. Упрощенное обозначение незапрограммированной ПМЛ с плавкими перемычками

9.4. Функциональные разновидности плм и пмл

Рассмотренные структуры ПЛМ и ПМЛ – базовые, с которых началось развитие этих направлений. В дальнейшем происходило обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ с помощью ряда приемов.

9.4.1. Схемы с программируемым выходным буфером

В этих схемах обеспечивается возможность получения выходных функций в прямом или инверсном виде. В такой схеме (рис. 9.11) выработанные матрицами функции проходят через выходной буфер, выходы которого используют сумматоры по модулю 2. Вторые входы сумматоров по модулю 2 получают потенциал “земли” через плавкие перемычки ПП (логический “0”). При этом , т.е. функции с выхода матрицы передаются через буфер без изменений. Если пережечь ПП у входа сумматора, то по этому входу он получит сигнал логической единицы от источника питания через резистор R. Складываясь по модулю два с единицей функция инвертируется.

Рис. 9.3. Схема программируемого выходного буфера

Таким образом, в линиях с целыми перемычками функции проходят через буфер неизменными, а в линиях с отсутствующими перемычками – инвертируются.

Программируемый буфер дает дополнительные возможности для минимизации числа термов в реализуемой системе. В исходной системе можно заменять функции их инверсиями, если это приводит к уменьшению числа термов. Никаких последствий в смысле введения дополнительных схем это не вызовет – возврат к исходной системе будет обеспечен просто программированием буфера.