Современные направления развития ПЛИС.

Программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС, programmable logic device, PLD) — электронный компонент, используемый для создания цифровых интегральных схем. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования.

Широко используется для построения различных по сложности и возможностям цифровых устройств.

Современные типы ПЛИС:

CPLD (complex programmable logic device — сложные программируемые логические устройства) содержат относительно крупные программируемые логические блоки — макроячейки, соединённые с внешними выводами и внутренними шинами. Функциональность CPLD кодируется в энергонезависимой памяти, поэтому нет необходимости их перепрограммировать при включении.

FPGA (field-programmable gate array) содержат логические элементы и блоки коммутации. FPGA обычно имеют больше логических элементов и более гибкую архитектуру, чем CPLD. Программа для FPGA хранится в распределённой оперативной памяти микросхемы, поэтому требуется начальный загрузчик.

Современные образцы ПЛИС, выполненные по 0,22-микронной технологии, способны работать на частотах до 300 МГц и реализуют до 3 млн. эквивалентных логических вентилей. Появление быстродействующих ПЛИС со сверхнизким уровнем энергопотребления открывает широкие возможности по их использованию в системах мобильной связи (в частности, непосредственно в сотовых телефонах и пейджерах), в портативных проигрывателях (например, в МР3-проигрывателях) и т. д.

24. Методы описания поведения цифровых схем. &&&

Языки бывают: VHDL, Verilog, AHDL, C – подобные языки.

Язык VHDL был разработан в середине 80-х гг. по заказу министерства обороны США.

Особенности языка VHDL:

Проектируемое устройство можно разбивать на иерархичные элементы

Каждый элемент имеет ясно описанный интерфейс и точное функциональное описание для его моделирования

Можно моделировать параллелизм, временные соотношения, синхронизация тактовыми сигналами

Можно описывать синхронные и асинхронные процессы последовательной структуры

Можно моделировать выполняемые устройством в целом логические действия и его последовательные структуры.

25. Язык описания схем VHDL, основные понятия.

Одним из наиболее универсальных языков описания аппаратуры является VHDL, первый стандарт которого был разработан с 1983 по 1987 год при спонсорстве Минобороны США. На этом языке возможно как поведенческое, так структурное и потоковое описание цифровых схем.

С точки зрения программиста язык VHDL состоит из двух компонент - общеалгоритмической и проблемно-ориентированной.

Oбщeaлгopитмичecкaя кoмпoнeнтa VHDL - это язык, близкий по синтаксису и семантике к современным языкам программирования типа Паскаль, С и др. Язык относится к классу строго типизированных. Помимо встроенных (пакет STANDART) простых (скалярных) типов данных: целый, вещественный, булевский, битовый, данных типа время, данных типа ссылка (указатель) пользователь может вводить свои типы данных (перечислимый, диапазонный и др.).

Помимо скалярных данных можно использовать агрегаты: массивы array, в том числе и битовые векторы bit_vector, и символьные строки string, записи record, файлы file.

Проблемно- ориентированная компонента позволяет описывать цифровые системы в привычных, разработчику понятиях и терминах. Сюда можно отнести:

понятие модельного времени now.

данные типа time, позволяющие указывать время задержки в физических единицах

данные вида сигнал signal, значение которых изменяется не мгновенно, как у обычных переменных, а с указанной задержкой, а также специальные операции и функции над ними

Средства объявления объектов entity и их архитектур architecture.

Если говорить про операторную часть проблемно- ориентированной компоненты, то условно ее можно разделить на средства поведенческого описания аппаратуры (параллельные процессы и средства их взаимодействия); средства потокового описания (описание на уровне межрегистровых передач) – параллельные операторы назначения сигнала (<=) с транспортной transport или инерциальной задержкой передачи сигналов и средства структурного описания объектов (операторы конкретизации компонент с заданием карт портов port map и карт настройки generic map, объявление конфигурации и т. д.).

Особенности языка VHDL:

Проектируемое устройство можно разбивать на иерархичные элементы

Каждый элемент имеет ясно описанный интерфейс и точное функциональное описание для его моделирования

Можно моделировать параллелизм, временные соотношения, синхронизация тактовыми сигналами

Можно описывать синхронные и асинхронные процессы последовательной структуры

Можно моделировать выполняемые устройством в целом логические действия и его последовательные структуры.