Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
скоростях, наблюдая фактические возможности устройства или системы.
Программное моделирование лишено этих достоинств, но проще и дешевле.
Модели легко изменяются, и в них просто обеспечивается хорошая
наблюдаемость процессов в объекте исследования.
Применение репрограммируемых микросхем в задачах логической эмуляции дает
сочетание достоинств обоих классических подходов. Система из таких
микросхем легко
774
ПЕРВЫЕ ПОКОЛЕНИЯ МИКРОСХЕМ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ СТРУКТУРОЙ
создается и изменяется, но в то же время может работать с реальными
сигналами и частотами их изменения. Однако по затратам труда и времени
создание системы из микросхем репрограммируемой логики все же сложнее,
чем создание программной модели. Поэтому программные модели не
исключаются с появлением репрограммируемых микросхем. С другой стороны,
следует также учитывать, что полные свойства окончательно изготовленной
продукции эмуляция на репрограммируемых микросхемах при переходе в
последующем на иные методы производства отобразить не может, так как
временные характеристики зависят от конкретной трассировки схемы, которой
еще нет на этапе отладки с помощью репрограммируемых микросхем. Таким
образом, эмуляция проектов на репрограммируемых микросхемах не отменяет
прежние методы разработки и тестирования схем, а лишь эффективно их
дополняет.
7.2. ПЕРВЫЕ ПОКОЛЕНИЯ МИКРОСХЕМ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ СТРУКТУРОЙ
7.2.1. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ МАТРИЦЫ И ПРОГРАММИРУЕМАЯ МАТРИЧНАЯ
ЛОГИКА
Первыми представителями микросхем с программируемыми структурами явились
ПЛМ (программируемые логические матрицы), ПМЛ (программируемая матричная
логика) и БМК (базовые матричные кристаллы). "Предками" БИС/СБИС
программируемой логики следующих поколений в первую очередь можно считать
ПМЛ и БМК.
Основу типичных ПМЛ, называемых в английской терминологии PAL
(Programmable Array Logic) или GAL (Generic Array Logic), составляют
программируемая матрица элементов И и набор элементов ИЛИ, ко входам
которых подключены выходы матрицы И. Условное изображение основной части
ПМЛ (рис. 7.5.) показано для варианта с m входами, п выходами и р
термами. Матрица элементов И состоит из р конъюнкторов, на входы каждого
из которых поданы все m входных переменных как в прямой, так и в
инверсной форме.
Сокращенное условное обозначение схем типа рис. 7.5 показано на рис. 7.6.
В этом обозначении многовыходные элементы И изображаются с одной входной
линией, пересекающей множество линий входных переменных. Линии,
подключаемые к конъюнкто-рам, отмечены точками. Терм tt, например,
содержит переменные х, и хт (остальные переменные на рисунке не
показаны), а терм t2 содержит переменные х, и хт (остальные переменные
также не показаны). Терм tk= 0, так как содержит логическое произведение
х,х,, равное нулю. Такой терм не влияет на вырабатываемую функцию F,.
Обобщенная структура ПМЛ приведена на рис. 7.7, где помимо рассмотренных
выше основных блоков МИ и набора дизъюнкторов показаны также входной и
выходной буферы БВх и БВых. Входной буфер преобразует однофазные входные
сигналы в парафазные, необходимые для матрицы И, а выходной буфер
формирует сигналы, необходимые для передачи во внешнюю среду. Во многих
ПМЛ выходной буфер в зависимости от его программирования может
формировать прямые или инвертированные величины воспроизводимых функций.
Используя обратные связи с выхода ПМЛ на входы матрицы И, можно
воспроизводить скобочные (факторизованные) формы логических функций, что
увеличивает функциональные возможности ПМЛ. Рассмотрим простой пример.
Пусть требуется получить функции суммы S и переноса С для одноразрядного
сумматора, входами которого являются слагаемые а и b и входной перенос с.
Искомые функции в дизъюнктивной нормальной форме выражаются следующим
образом:
S = abс v abc v abc v abc и С = abVacVbc.
775
ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИКА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ
I
Рис. 7.5. Схема основных элементов ПМЛ
776
Рис. 7.6. Сокращенное условное обозначение основных элементов ПМЛ
ПЕРВЫЕ ПОКОЛЕНИЯ МИКРОСХЕМ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ СТРУКТУРОЙ
Рис. 7.7. Обощенная структура ПМЛ
При воспроизведении этих функций требуется выработка семи термов (четырех
для функции S и трех для функции С). Вынося за скобки величину с для
первой пары слагаемых и с для второй, получим
S = ifib v ab)c v (afc v ab)c = {ab v ab)c v {pb v ab)c = fcvfc, где f
=ab v ab ¦
Функцию переноса можно записать в виде
С = abv {ab v ab]c =abw f с ¦
Реализация полученных факторизованных соотношений требует выработки всего
пяти термов. Схема реализации (рис. 7.8) предусматривает выработку
вначале функции f и затем ее использование в качестве одного из
аргументов функций S и С. Задержка выработки результата возрастает.
В рассмотренной схеме один из выходов матрицы ИЛИ не требует внешнего
вывода (является скрытым). Такие конфигурации (наличие обратных связей и
скрытых выходов) широко встречаются в микросхемах программируемой логики.
