26. Принцип построения вентильных матриц (ga). Общая классификация.

Базовые матричные кристаллы – схемы, которые выполнялись под заказ пользователя.

БМК состоит из 2-х частей: внешней части, где расположены ячейки ввода-вывода, и внешней части, где расположены базовые ячейки (БЯ).

БЯ могут представлять собой или просто набор переходов, или некоторые устройства, из которых будет построена вся схема.

БЯ содержат в себе набор связанных компонентов, называемый функциональной ячейкой.

Эквивалентный вентиль – кол-во переходов, необходимое для построения базового логического элемента (И-НЕ, ИЛИ-НЕ).

БМК разделяют:

• по архитектуре -канальные -бесканальные -блочные

• по технологии изготовления: -на кристаллы, построенные на МОП-структурах -кристаллы, построенные на ТТЛ-структурах и ЭСЛ Существуют также БМК, на которых можно реализовать цифровые схемы.

• по принципу работы кристаллы, способные реализовать -цифровые схемы -аналоговые схемы -цифро-аналоговые схемы.

Различие по архитектуре:

1) Канальная структура

Ячейки разделены каналами. Каналы могут быть или вертикальными и горизонтальными или только одного типа.

Канал – участок кристалла, используемый для межсоединений (соединений БЯ)

По канальной структуре могут строится кристаллы любого типа технологий.

Недостатком является невысокая плотность базовых ячеек на размере кристалла.

2) Бесканальная структура

БЯ расположены рядом друг с другом и под межсоединениями используются незадействованные переходы

Такая архитектура допустима для кристаллов, построенных по МОП технологии. ТТЛШ и СЛ технологии рассеивают мощность, поэтому кристалл может перегреться

Бесканальная структура имеет высокий коэффициент использования кристалла, но не может работать на ВЧ.

3) Блочная структура

Характерно многослойное строение кристалла, т.е. каждая группа представляет собой законченный блок устройств

27. Структура логических блоков fpga.

Базовые ячейки в FPGA (программируемые пользователем вентильные блоки) называются логическими блоками

Различают 3 вида зернистости логического блока

1) Мелкозернистая структура – структура, основанная на комбинациях переходов или логических элементов.

В такой структуре могут выделяться логические элементы

Мелкозернистая структура достаточно мобильна – из переходов можно собрать любую схему, но очень сложную схему построить невозможно.

2) Среднезернистая структура.

Основана на мультиплексорах

с – управляющий вход; а,в – информационные входы

Для представления в такой структуре функция должна быть минимально развёрнута. Здесь сама ф-я выбирает путь.

3) Крупнозернистая структура – основана на запоминающих устройствах

В основе лежа блоки ПЗУ (LUT). Они представляют собой блоки обычно на 4 входа

Обычно, основа – комбинация LUT и мультиплексора.

Существуют строковые и матричные FPGA

Строковые имеют только горизонтальные каналы, для межсоединений в них используются плавкие перемычки – это кристаллы одноразового использования.

В матричных есть и вертикальные и горизонтальные каналы. Точки соединения в них обслуживаются триггерами памяти конфигурации – это многократно программируемые кристаллы.