- •Вопросы к экзамену по дисциплине «программируемые цифровые устройства»
- •История появления микросхем программируемых цифровых устройств. Предшественники плис.
- •Микросхемы типа программируемая логическая матрица. Их основные параметры. Упрощенная схема.
- •Микросхемы типа программируемая матричная логика. Их основные параметры.
- •Функциональные разновидности плм и пмл.
- •Базовые матричные кристаллы. Их характеристики. Полузаказные и заказные ис.
- •Понятие эквивалентного вентиля цифровой схемы.
- •Базовая ячейка бмк.
- •Современные плис. Их разновидности, основные применения.
- •Микросхемы типа «система на кристалле» (SoC).
- •Программируемые цифровые устройства – микропроцессоры и плис. Их характерные особенности и отличия.
- •Память конфигурации плис, питание современных плис.
- •Сложные программируемые логические устройства. Обобщенная структура плис типа cpld.
- •Функциональные блоки плис типа cpld.
- •Программируемая матрица соединений плис типа cpld.
- •Матрица распределения термов плис типа cpld.
- •Макроячейка плис типа cpld.
- •Программируемые пользователем вентильные матрицы – плис типа fpga.
- •Функциональный блок плис типа fpga.
- •Блоки ввода-вывода плис типа fpga.
- •Система межсоединений плис типа fpga.
- •Плис с комбинированной архитектурой.
- •Современные направления развития плис.
- •Методы описания поведения цифровых схем. &&&
- •Язык описания схем vhdl, основные понятия.
- •Структура программы. Ход выполнения проекта на языке vhdl.
- •Ключевые слова и пользовательские идентификаторы языка vhdl.
- •Синтаксис объявления объекта на языке vhdl.
- •Состав архитектуры объекта на языке vhdl.
- •Типы данных языка vhdl – предопределенные и определяемые пользователем.
- •Скалярные и составные типы языка vhdl.
- •Скалярные типы языка vhdl. Атрибуты скалярных типов.
- •Физические типы языка vhdl. Атрибуты физических типов.
- •Преобразование скалярных типов языка vhdl.
- •Перечислимые типы языка vhdl.
- •Понятия базового типа и подтипа языка vhdl.
- •Составные типы. Массивы. Размерность массива.
- •Задание начальных значений массиву на языке vhdl. Ассоциирование.
- •Задание начальных значений массиву на языке vhdl. Агрегаты.
- •Атрибуты данных типа массив языка vhdl.
- •Массивы неограниченной длины на языке vhdl.
- •Предопределенные типы массивов языка vhdl. Битовые векторы и строки.
- •Операции над массивами на языке vhdl. Фрагменты массивов.
- •Записи, их описание, присвоение значений на языке vhdl.
- •Указательные типы данных языка vhdl.
- •Основные операторы языка vhdl.
- •Оператор условия языка vhdl. Пустой оператор.
- •Оператор case языка vhdl.
- •Циклы. Оператор Loop языка vhdl.
- •Циклы с условием. Оператор цикла while языка vhdl.
- •Операторы управления сбором информации о ходе моделирования языка vhdl.
- •Принцип событийного моделирования на языке vhdl.
- •Понятия сигнала, источника сигнала, временной диаграммы, порта на языке vhdl.
- •Атрибуты сигналов языка vhdl.
- •Различие между сигналами и переменными языка vhdl.
- •Разрешение неоднозначности установления сигнала на языке vhdl.
- •Процессы, их описание на языке vhdl. Список чувствительности.
- •Виды задержек и их описание на языке vhdl.
- •Оператор ожидания wait языка vhdl.
- •Компоненты. Декларация компонента на языке vhdl.
- •Структурное описание объекта моделирования на языке vhdl.
- •Описание переменных и констант на языке vhdl. Литералы.
- •Библиотеки, их описание на языке vhdl.
- •Пакеты, их описание на языке vhdl.
- •Оператор генерации generate языка vhdl.
- •Задание конфигурации компонентов на языке vhdl. Конфигурационная спецификация и конфигурационная декларация.
- •Задание конфигурации компонентов на языке vhdl. Правила связывания по умолчанию.
- •Описание переменных и констант на языке vhdl.
- •Последовательные операторы языка vhdl.
- •Синхронные и асинхронные процессы и их описание на языке vhdl.
- •Способы описания комбинационной логики на языке vhdl.
- •Описание триггерных схем на языке vhdl.
- •Описание регистровых схем на языке vhdl.
- •Вычисляемые сигналы языка vhdl.
- •История появления микросхем программируемых цифровых устройств. Предшественники плис.
- •Микросхемы типа программируемая логическая матрица. Их основные параметры. Упрощенная схема.
Функциональные разновидности плм и пмл.
SPLD, т. е. простые программируемые устройства, по архитектуре делятся на подклассы программируемых логических матриц ПЛМ (Programmable Logic Arrays) и программируемой матричной логики ПМЛ (PAL, Programmable Arrays Logic).
Оба эти подкласса микросхем реализуют дизъюнктивные нормальные формы (ДНФ) переключательных функций, а их основными блоками являются две матрицы: матрица элементов И и матрица элементов ИЛИ, включённые последовательно. Технически они могут быть выполнены и как последовательность двух матриц элементов ИЛИ-НЕ.
Матрицы ИЛИ для ПЛМ и ПМЛ различны. В ПЛМ матрица программируется, а в ПМЛ она фиксирована.
Программируемая матрица ИЛИ микросхем ПЛМ составлена из ИЛИ, имеющих по q входов. На входы каждого ИЛИ при программировании можно подать любую комбинацию имеющихся термов, причём термы можно использовать многократно.
ПЛМ позволяет реализовать систему из n переключаемых функций, зависящих не более чем от m переменных и содержащих не более чем q термов. Поэтому функциональные возможности ПЛМ характеризуются тремя цифрами: n, q, m.
В ПМЛ выработанные матрицей И термы поступают на фиксированную (непрограммируемую) матрицу элементов ИЛИ. Это означает жёсткое заранее заданное распределение имеющихся термов между отдельными ИЛИ. Каждому ИЛИ придаются собственные термы, и если для разных ИЛИ окажутся нужными одинаковые термы, придётся их вырабатывать в матрице И несколько раз. Однако при этом программируемость матрицы ИЛИ исключается.
ПЛМ обладают большей функциональной гибкостью, все воспроизведённые ими функции могут быть комбинациями любого числа термов, формируемых матрицей И. Это полезно при реализации систем переключательных функций, имеющих большие взаимные пересечения по термам (например, задачи формирования сигналов управления машинными циклами процессоров). ПМЛ распространены больше, чем ПЛМ, и к их числу относится большинство SPLD.
В сложных программируемых логических схемах CPLD (Complex Programmable Logic Devices) несколько блоков, подобных ПМЛ, объединяются средствами программируемой коммутационной матрицы. В CPLD могут входить сотни блоков и тысячи эквивалентных вентилей. Воздействуя на программируемые соединения коммутационной матрицы и ПМЛ, входящих в состав CPLD, можно реализовать требуемую схему.
Базовые матричные кристаллы. Их характеристики. Полузаказные и заказные ис.
БМК – совокупность расположенных на кристалле базовых ячеек, между которыми имеются свободные зоны для создания соединений, которые называются каналы.
Причем базовые ячееки состоит: матрица БЯ1, ОЗУ, ПЗУ и матрицы БЯ2.
Полузаказные интегральные схемы на основе базовых матричных кристаллов (БМК) для разработчиков и производителей сложной электронной аппаратуры являются незаменимыми:
когда требуется быстро разработать и начать производство изделия;
когда объем производства изделия относительно невысок, а подходящих БИС среди выпускаемых нет;
при создании специфичной аппаратуры с оригинальной схемотехникой;
при переработке ранее созданной аппаратуры на новую элементную базу;
при желании заказчика самостоятельно разработать БИС.
Под заказной понимается микросхема, проектирование и производство которой происходит по индивидуальному полному технологическому циклу, направленному на создание именно этой БИС. К заказным относятся микропроцессоры, микроконтроллеры, периферийные и масса других БИС, поставляемых как стандартные изделия.