21) Программируемые логические интегральные схемы (плис).

микросхемы ПЛИС являются машинами параллельного действия. Это означает, что программа, которая представлена внутри ПЛИС в виде схемы из интегральных микросхем выполняется параллельно, то есть все входа задействуются одновременно и далее информация по внутренней схеме переходит на выхода ПЛИС.

ПЛИС- это интегральные микросхемы, содержащие программируемую матрицу элементов логического И (конъюнкторов), программируемую или фиксируемую матрицу элементов логического ИЛИ (дизъюнкторов) и так называемые макроячейки (в зарубежной литературе-macrocells). Макроячейки, как правило, включают в себя триггер, тристабильный буфер и вентиль исключающее ИЛИ, управляющий уровнем активности сигнала.Размерность матриц и конфигурация макроячеек определяют степень интеграции и логическую мощность ПЛИС.

В сочетании с разнообразными обратными связями перечисленные элементы формируют завершенную автоматную структуру, ориентированную на реализацию как комбинационных (дешифраторов, мультиплексоров, сумматоров), так и последовательностных схем (управляющих автоматов, контроллеров, счетчиков).

В ПЛИС заложены возможности, которые позволяют превратить ее в ИС с любой функцией цифровой логики. Проектирование сводится к выявлению программируемых элементов (перемычек или запоминающих ячеек), после удаления, которых в структуре схемы остаются только те связи, которые необходимы для выполнения требуемых функций. Для проектирования обязательно применяют системы автоматизированного проектирования (САПР ПЛИС).

Основными достоинствами ПЛИС являются:

-высокое быстродействие- в настоящее время быстродействие ПЛИС достигло величин порядка 250–300 МГц, что позволяет реализовать многие алгоритмы в радиодиапазоне.

-возможность реализации сложных параллельных алгоритмов- реально на ПЛИС реализовать синхронную машину конвейерного типа, производящую все действия довольно сложного алгоритма за один такт одновременно. ПЛИС принимают от ЦПОС эстафетную палочку примерно у черты 25 Msps и идут дальше в область более высоких скоростей поступления данных. По сути, ПЛИС возвращает к жизни скоростные преимущества россыпной логики, которая была побеждена в свое время микропроцессорами из-за своей негибкости и ненадежности.

-сокращение сроков и затрат на проектирование, возможность модификации и отладки аппаратуры. Наличие средств САПР, позволяющих провести полное моделирование системы; возможность программирования или изменения конфигурации непосредственно в системе; совместимость при переводе алгоритмов на уровне языков описания аппаратуры (VHDL,AHDL, Verilog и др.); совместимость по уровням и возможность реализации стандартного интерфейса; наличие библиотек мегафункций, описывающих сложные алгоритмы; архитектурные особенности ПЛИС как нельзя лучше приспособлены для реализации таких операций, как умножение, свертка и т. п.

-Наиболее эффективно использование ПЛИС в изделиях, требующих нестандартных схемотехнических решений. В этих случаях ПЛИС даже средней степени интеграции (24 вывода) заменяет, как правило, до 10-15 обычных интегральных микросхем. На их основе разрабатываются контроллеры, адресные дешифраторы, логика обрамления микропроцессоров, формирователи управляющих сигналов и др. На ПЛИС часто изготавливают микропрограммные автоматы и другие специализированные устройства, например, цифровые фильтры, схемы обработки сигналов и изображения, процессоры быстрого преобразования функций Фурье и т.д.

В технике связи ПЛИС применяются в аппаратуре уплотнения телефонных сигналов. Применение ПЛИС становится актуальным еще и потому, что у разработчиков зачастую нет необходимых стандартных микросхем.