Лекция 2

В репрограммируемых ПЛИС с памятью конфигурации типа EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read -Only Memory) стирание старых данных осуществляется электрическими сигналами. Электрическое стирание содержимого памяти не требует извлечения микросхем из устройства, в котором они используются. Число допустимых циклов репрограммирования хотя и ограничено, но на порядки превышает соответствующие числа для памяти с ультрафиолетовым стиранием информации и составляет приблизительно 100000

раз.

К памяти типа EEPROM близка память конфигурации типа флэш.

Различия имеются в организации процессов записи и стирания данных и, кроме того, при разработке флэш-памяти достигнут особенно высокий уровень параметров (быстродействия, уровня интеграции, надежности и др.). Разработку флэш-памяти считают кульминационным пунктом десятилетнего развития памяти типа EEPROM. В современных ПЛИС находят применение обе разновидности памяти конфигурации с электрическим стиранием данных.

Последний класс ПЛИС по второму признаку принятой классификации — оперативно репрограммируемые. В таких ПЛИС конфигурация задается с помощью загрузки файла «прошивки» в «теневую» регистровую память. В

противоположность предыдущим вариантам для программирования не нужны ни специальные программаторы, ни специальные режимы с повышенными напряжениями и длительностями воздействий на элементы памяти. Память конфигурации — обычная статическая (регистровая), т. е. типа SRAM (Static Random Access Memory). Загрузка памяти производится с высокой скоростью,

свойственной статической регистровой памяти, последовательным потоком битов или байтов. Такая память не является энергонезависимой, и выключение питания ведет к разрушению конфигурации ПЛИС, поэтому при очередном его включении нужно ее восстановить, загрузив теневой памяти файл конфигурации из какой-либо энергонезависимой памяти. Загрузка производится записью файла конфигурации в цепочку триггеров теневой памяти и, в зависимости от объема файла, занимает десятки-сотни миллисекунд.

Программируемые соединения с триггерной памятью сложнее, чем предыдущие варианты, тем не менее, эти ПЛИС в силу ряда достоинств

11

занимают среди БИС/СБИС с программируемыми структурами очень важное место.

Возможности оперативной реконфигурации, свойственные ПЛИС с триггерной памятью, получили дальнейшее развитие в архитектурах с динамическим репрограммированием. В ПЛИС с динамическим репрограммированием конфигурация может быть изменена чрезвычайно быстро.

Переход от одной конфигурации к другой не требует ввода извне нового файла конфигурации. Несколько вариантов конфигурации уже заранее введены в

теневую память и постоянно хранятся в ней. Переход с одной конфигурации на другую делается однотактно по команде управляющего сигнала.

ПЛИС с динамическим репрограммированием открывают ряд новых возможностей в области построения устройств и систем с многофункциональным использованием аппаратных ресурсов для решения сложных задач при их разбиении на последовательные этапы и реализации разных этапов на одних и тех же быстро перестраиваемых ПЛИС.

Контрольные вопросы

1)В чём различие ПЛИС типа FPGA и типа CPLD?

2)Что такое hard и soft IP-ядра?

3)Какие существуют методы перепрограммирования ПЛИС?

Литература

1.Грушвицкий Р. И., Мурсаев А. X., Угрюмое Е. П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики. — СПб.: БХВ -Петербург, 2002. — 608 с.

2.Мальцев П.П., Гарбузов Н.И., Шарапов А.П.,. Кнышев Д.А.

Программируемые логические ИМС на КМОП-структурах и их применение. -

М.: Энергоатомиздат, 1998. – 160 с.

3.Уэкерли Дж. Проектирование цифровых устройств. Т. 1-2 – М.: Постмаркет, 2002.

12