计算机结构与逻辑设计10-可编程逻辑器件.ppt

* * 逻辑宏单元 输入/输出口 输入口 时钟信 号输入 三态控制 可编程与阵列 固定或阵列 GAL16V8 宏单元结构示意 * OLMC的结构组成！ 另外一个简单的OLMC * GAL的7个输出结构 图2 寄存器输出结构 图1 寄存器模式组合双向输出结构 GAL的7个输出结构 图3 组合输出双向结构 图4 复合型组合输出结构 GAL的7个输出结构 图5 反馈输入结构 图6 输出反馈结构 GAL的7个输出结构 图7 简单模式输出结构 GAL16V8器件的引脚与结构 其它 了解一些大概： CPLD芯片：MAX7000系列，Altera公司 FPGA芯片：Stratix II系列，Altera公司 * CPLD * MAX7000 * FPGA * 作业 黄正瑾书： 1）2.63（可以自己扩展输入） 2）3.68（可以自己扩展输入和变量） 3）3.69（用PAL16R8完成题3.67设计，可以自己扩展输入和变量） * 计算机结构与逻辑设计 上一次课回顾：存储器 题目：已知1024x4位的RAM框图如下所示，请使用多片1024×4位RAM结构，组合成2048×8位的RAM结构。 * 作业 作业：黄正瑾书：5.1 5.3 5.11 5.52 * 可编程逻辑器件（PLD） 可编程逻辑器件PLD的出现原因： 1）输入变量增加。 2）逻辑变复杂。 3）输出变量变多。 多芯片组成模式不符合节能环保要求，而用单芯片来实现，节省外部布线。 * 可编程逻辑器件（PLD） 大的划分： 1. 简单可编程逻辑器件（SPLD）包括PROM、PLA、PAL、GAL 2. 复杂可编程逻辑器件（CPLD） 3. 现场可编程门阵列（FPGA） 关键在于与阵列及或阵列的组成: PROM，与阵列不可编程，或阵列可编程。 PLA，与阵列和或阵列都可以编程。 PAL，与阵列可编程，或阵列不可编程。 * 与或式结构 * PLD的基本结构 PLD的基本结构 门电路的简化画法 * PROM的实例： * 地 址 数 据 A1 A0 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 A0~An-1 W0 W(2n-1) D0 Dm * EPROM的应用 （1）实现组合逻辑设计：通过或阵列编程实现。 例 试用EPROM实现下列逻辑函数 * 解：① 将函数化为标准最小项与—或式 ② 确定需要连接的内容 由表达式可知函数Y1和Y2相应的中各有4个存 储单元为1。 ③ 画出用EPROM实现的逻辑图， 1 A 1 B 1 C Y1 Y2 m7 m6 m5 m4 m3 m2 m1 m0 地 址 译 码 器 与门阵列 或门阵列 * 2. 用PROM作函数运算表 用ROM构成能实现函数y＝x2的运算表电路。 例 设x的取值范围为0～15的正整数，则对应的是4位二进制正整数，用B＝B3B2B1B0表示。根据y＝x2可算出y的最大值是152＝225，可以用8位二进制数Y＝Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出Y＝B2即y＝x2的真值表。 * 真值表 * 逻辑表达式 * 阵列图 * 可编程逻辑阵列 PROM方法分析： （1）优点：简单，不需要太简化。 （2）缺点：对小逻辑而言，浪费大。 可编程逻辑阵列：PLA，与、或阵列均可编程 ( F=AB +BC ) 可编程阵列逻辑：PAL，或阵列固定，与阵列可编程。应用更多。 其他：GAL，CPLD，FPGA等 * 总结： PLD分类 10.2 PLA 结构 特点： 1）与阵列可编程 2）或阵列可编程 * * PLA的应用 用PLA实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式 例 用PLA实现下列函数 各函数已是最简! 直接用最简的逻辑实现。 * PLA编程阵列图 ABC ABC * PAL等可编程逻辑器件 下面我们讲PAL等可编程逻辑器件： PAL16L8 带触发器 PAL16R8 GAL22V10上的OLMC，增加了选择MUX CPLD和FPGA差别 基于CPLD的时序逻辑设计 PAL16L8 与阵列可编程 或阵列固定 输入有多个 输出带非 输出三态门 有控制线端 * 用PAL来进行逻辑设计的时候，需要注意最终的I/O是非输出，所以选择点?的逻辑应该是非逻辑。 PAL的单元结构 单个单元的结构 * PAL设计例子1 FODD=∑m(1,2,4,7,8,11,13,14) 时候的设计！ * PAL设计例子2 * * 习题 PAL16R8的单元结构 * 增加了D触发器！ PAL16R8 * 与阵列可编程 或阵列固定 输入有多个 输出带非 输出三态门