第七章大规模数字集成电路.pptVIP

大规模集成电路概述 按我国的国家标准，大规模数字集成电路的分类： 大规模集成电路概述 专用集成电路的分类 全定制集成电路 ：由制造厂家，按用户提出的逻辑要求,针对某种应用而专门设计和制造的集成电路芯片。只有当芯片生产的数量相当大的时候，才会使用这种设计方法。 半定制集成电路 ：由制造厂家按照一定的标准完成器件的布局和制造，也就是给用户提供集成电路的半成品 ，再根据用户提出的要求，进行布线设计和连线，成为具体的产品。 半定制集成电路有两种基本的形式：基于门阵列的电路和基于标准单元的电路。 大规模集成电路概述 可编程逻辑器件 可编程逻辑器件(Programmable Logic Device 简称PLD)就是一种由用户编程实现某种逻辑功能的半定制集成电路。 早期的可编程逻辑器件都是由“与阵列”和“或阵列”构成的。与阵列就是一系列多输入与门，用来产生乘积项或者最小项；或阵列就是一系列或门，用来将乘积项组合成与或表达式。 实现各种组合电路。 如果加上触发器，就可以实现各种时序电路。 大规模集成电路概述 PLD电路的表示方法 由于PLD的阵列规模大,它的与门和或门的表示方法和传统的表示方法不同。 PLD的连接表示法： 大规模集成电路概述 PLD中与门,或门及简化与门的表示方法： 大规模集成电路概述 与-或阵列构成的可编程逻辑器件 大规模集成电路概述 阵列图是用来描述PLD内部元件连接关系的一种特别的逻辑图。 大规模集成电路概述 到20世纪80年代，开始推出两种规模更大，使用效率更高的可编程逻辑器件： 复杂可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device) 现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array） 它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。成为现在广泛使用的可编程逻辑器件。 大规模集成电路概述 PLD的分类 按与或阵列可编程性分类 与阵列固定,或阵列可编程的PLD，可擦除可编程只读存储器EPROM即属于此类PLD。 与或阵列均可编程的PLD，就是一般所说的PLA器件。 与阵列可编程,或阵列固定的PLD，可编程阵列逻辑(PAL),通用阵列逻辑(GAL)等均属于此类PLD。大规模集成电路概述 按集成度分类 低密度可编程逻辑器件(LDPLD) ，集成度小于1000门/每片的可编程逻辑器件，PAL和GAL属于此列。 高密度可编程逻辑器件(HDPLD)，集成度大于1000门/每片。复杂的可编程逻辑器件CPLD和现场可编程门阵列FPGA都属于HDPLD。大规模集成电路概述 按编程工艺分类 熔丝或反熔丝编程器件。通过熔丝的连接或断开实现连接编程。属于一次性编程。 浮栅编程器件。采用悬浮栅储存电荷的方法来保存数据。通过注入或擦除悬浮栅的电子来实现编程。属于非易失可重复擦除器件 。 静态存储器(SRAM)编程器件。将决定系统逻辑功能和互连的配置数据存储在SRAM，并由此决定PLD的连接。每次开机都要将保存好的配置数据加载到SRAM，器件才可以工作。 大规模集成电路概述 PLD的性能特点： 减小系统体积 增强了逻辑设计的灵活性 提高了系统的处理速度和可靠性 缩短了设计周期,降低了系统成本 系统可以具有加密功能 存储器 存储器从应用的角度分为两大类：随机存储器RAM（Random Access Memory）和只读存储器ROM（Read Only Memory）。 随机存储器是随时可以按地址进行读写的存储器，读写的速度比较快。 只读存储器工作时一般只读出数据。但是，现在的许多只读存储器也是经常可以改写数据的，但是速度较慢，而且不能按指定地址直接改写，往往是要先擦除再写入。和随机读写的工作方式还是有区别。 存储器 存储矩阵由许多存储单元组成，存储器的容量由存储单元的数目和每个存储单元的数据位数来决定。 译码器对输入地址译码，n位地址可访问2n个存储单元。 读写电路完成存储器和其他电路的连接。 存储器 静态随机存储器 T1~T4构成触发器，存储一位信息； T5T6是传输门，由译码器输出控制，选择读写单元； T7T8也受译码输出控制； K1~K5构成双向数据缓冲器，控制读、写。 存储器 动态随机存储器 动态随机存储器利用一个MOS管和一个电容就可以存储一位信息。 存储器 静态存储元的优点是使用方便，不需定期刷新，工作速度较快。但是每位存储元需要的MOS管多，集成度低，成本高，只能用于小容量存储器。 动态存储元的优点是元件少、功耗低，成本低，适合于构成大容量存储器，缺点是需要进行周期性刷新，使得动态存储器的工作速度受到一定的影响。 存储器 只读存储器ROM 只读存储器的整体结构和RAM的结构