3.1 Обобщённая структурная схема плис

Рассмотрим общий вопрос технической реализации системы ФАЛ, заданной в виде дизъюнктивной нормальной формы. Для этого рассмотрим систему ФАЛ вида

…………………………………………………………………………………....

Число произведений в каждой функции ограничено величиной 2ⁿ, причем в предельном случае каждое произведение (терм) является соответствующей конституентой единицы. Для получения значения функции над всеми термами, входящими в систему ФАЛ, необходимо выполнить операцию дизъюнкции, то есть ло­гического сложения.

В соответствии с этим схема аппаратной реализации системы ФАЛ должна содержать последовательно включенные входной буфер, блок формирования термов, блок дизъюнкции и выходной буфер (рисунок 19).

Рисунок 19 – Обобщенная структурная схема ПЛИС

В общем случае блок термов (конъюнкций) представляет собой матрицу логических элементов И, а блок дизъюнкций – матрицу логических элементов ИЛИ. Поэтому последовательное соединение таких матриц в общем случае позволяет реализовать ФАЛ произ­вольного вида. Получение конкретных ФАЛ предполагает выполнение конкретных соединений в матрицах элементов И и ИЛИ.

Таким образом, меняя соединения элементов в матрицах И и ИЛИ, можно настраивать свойства устройства, соответствую­щего схеме, приведенной на рисунке 19. Практически возможны три варианта настройки:

- постоянная структура матрицы И и программируемая, изменяе­мая структура матрицы ИЛИ;

- изменяемая структура матрицы И и постоянная структура ма­трицы ИЛИ;

- изменяемая структура как матрицы И, так и матрицы ИЛИ. Каждому из этих вариантов соответствует свой тип ПЛИС.

Технической реализацией первого типа настройки ПЛИС яв­ля-ется ППЗУ. Второй вариант настройки ПЛИС реализован в ИС прог-раммируемой матричной логики (ПМЛ) и третий – в про­граммируемых логических матрицах (ПЛМ).

3.2 Применение ппзу в качестве плис

Запоминающие устройства благодаря своей простоте и, глав­ное, регулярности структуры, обеспечивают высокую технологич­ность при изготовлении и максимально доступную на сегодняшний день степень интеграции. Поэтому в производстве БИС и СБИС они занимают ведущее место, что является предпосылкой сниже­ния их стоимости. В соответствии с этим расширяется и область применения ЗУ.

В структуре ППЗУ легко можно выделить блоки, соответ­ствующие обобщенной структурной схеме ПЛИС (см. рисунок 19). Роль матрицы И выполняет дешифратор, преобразующий п входных сигналов x_i в 2ⁿ выходных сигналов N. Такое построение ма­трицы И предполагает вполне определенную структуру матрицы ИЛИ, функции которой, по существу, вырождаются до уровня подключения к выходу сигналов либо лог. 0, либо лог. 1.

Такая организация позволяет реализовать при помощи ППЗУ любую систему ФАЛ. Так, на ППЗУ с организацией N×M можно реализовать систему М ФАЛ п переменных, где п = log₂N. Напри­мер, на ИС ППЗУ типа 556РТ5 с организацией 512×8 можно реа­лизовать систему восьми ФАЛ девяти переменных.

Отметим следующие особенности использования ППЗУ в ка­честве ПЛИС:

- ППЗУ реализует ФАЛ, представленную в виде совершенной дезъюнктивной нормальной формы, то есть ФАЛ должна быть пред­ставлена суммой конституент единицы, поэтому для технической реализации ее минимизация не требуется;

- ППЗУ позволяет реализовать только полностью определенные ФАЛ, поэтому требуется однозначность ее значений для всех воз­можных комбинаций входных переменных.

Из указанных особенностей следует, что при реализации любой ФАЛ п переменных в ППЗУ предполагаются одинаковые аппарат­ные затраты, соответствующие максимально возможному числу конституент исходного набора переменных, то есть всегда существует возможность получения всех N конституент. Поэтому, несмотря на относительную дешевизну ЭЗЭ по сравнению со стандартными ЛЭ, применение ППЗУ технически и экономически оправдано только для реализации сложных, не поддающихся минимизации ФАЛ. К внешнему признаку таких функций следует отнести сложность их аналитической записи.

Алгоритм преобразования системы ФАЛ, не заданной таблично, к виду, предполагающему ее реализацию с использованием ППЗУ, имеет следующий вид.

1. Записывают исходную систему ФАЛ.

2. Преобразуют эту систему к виду дизъюнкций конституент единицы, для чего в неполные произведения вводят недостающие переменные путем домножения их на единичную сумму .

3. Составляют таблицу программирования ППЗУ. Следует отметить, что быстродействие устройств, использую­щих для реализации заданных систем ФАЛ ППЗУ, как правило, выше, чем при реализации на основе стандартных ЛЭ, и равно вре­мени обращения выбранного типа ИС.