Програмована логічна інтегральна схема, ПЛІС (англ.programmable logic device, PLD) — електронний компонент, який використовують для створенняцифрових інтегральних схем.
На відміну від звичайних цифровихмікросхем, логіку роботи ПЛІС не визначають при виготовленні, а задають за допомогоюпрограмування. Для цього служать програматори і налагоджувальні середовища, що дозволяють задати бажану структуру цифрового пристрою у вигляді принципової електричної схеми або програми спеціальнимимовами опису апаратури (Verilog,VHDL,AHDL та інші).
Альтернативою ПЛІС є:
Деякі виробники ПЛІС пропонують програмні процесори, які можуть бути модифіковані під конкретне завдання, а потім вбудовані в ПЛІС. Тим самим забезпечується зменшення використання місця на друкованій платі і спрощення проектування самої ПЛІС.
 | Цей розділпотребуєдоповнення.(липень 2013) |
У 1970 Компанія Texas Instruments (TI) розробила маскові (програмовані за допомогою маски,англ.Mask-programmable) ІС, засновані на асоціативній пам'яті лише для читання (англ.read-only associative memory, ROAM) фірмиIBM. Ця мікросхема, TMS2000, програмувалася чергуванням металевих шарів в процесі виробництва ІС. TMS2000 мала до 17 входів і 18 виходів з 8 JK-тригерами як пам'ять. Для цих пристроїв компанія TI ввела термін Programmable Logic Array (PLA) — програмована логічна матриця.
PAL (англ.Programmable Array Logic — програмовані матриці логіки) — це найпростішіПЛІС, що використовуються для імплементаціїлогічних функцій в цифрові кола. Введена корпорацієюMonolithic Memories в1978 році.
| Цей розділпотребуєдоповнення.(липень 2013) |
GAL (англ. generic array logic) — це ПЛІС, що мають програмовану матрицю «І» і фіксовану матрицю «АБО».
| Цей розділпотребуєдоповнення.(липень 2013) |
CPLD (англ.complex programmable logic device — складні програмовані логічні пристрої) містять відносно великі програмовані логічні блоки —макрокомірки (англ.macrocells), з'єднані з зовнішніми виводами і внутрішніми шинами. Функціональність CPLD кодується в енергонезалежній пам'яті, тому немає необхідності їх перепрограмовувати при ввімкненні. Може застосовуватися поряд з великими кристалами для розширення числа входів/виходів, для попередньої обробки сигналів або підтримки інтерфейсів (наприклад, контролерCOM-порту, USB,VGA).
FPGA (англ.field-programmable gate array) містять блоки множення-накопичення (англ.multiply-accumulate, MAC), які широко застосовуються прицифровій обробці сигналів (DSP), а також логічні елементи (як правило на базі таблиць перекодування — таблиць істинності) та блоки їх комутації. FPGA зазвичай використовуються для обробки сигналів, мають більше логічних елементів і гнучкішу архітектуру, ніж CPLD. Програма для FPGA зберігається в розподіленій пам'яті, яка може бути виконана як на основі енергозалежних осередків статичного ОЗП (подібні мікросхеми виробляють, наприклад, фірми Xilinx і Altera) — у цьому випадку програма не зберігається при зникненні електроживлення мікросхеми, так і на основі енергонезалежних комірок Flash-пам'яті або перемичок antifuse (такі мікросхеми виробляють фірми Microsemi й Lattice Semiconductor) — в цих випадках програма зберігається при зникненні електроживлення. Якщо програма зберігається в енергозалежній пам'яті, то при кожному ввімкненні живлення мікросхеми її необхідно заново конфігурувати за допомогою початкового завантажувача, який може бути вбудовано і в саму FPGA. Альтернативою ПЛІС FPGA є повільніші цифрові процесори обробки сигналів. FPGA застосовуються також, як прискорювачіуніверсальних процесорів в суперкомп'ютерах (наприклад: Cray — XD1, SGI — Проект RASC).
ПЛІС широко використовується для побудови різних за складністю і можливостям цифрових пристроїв. Розширення сфери застосування ПЛІС визначається зростаючим попитом на пристрої з швидкою перебудовою виконуваних функцій, скороченням проектно-технологічного цикла нових або модифікованих виробів, наявністю режимів зміни внутрішньої структури в реальному часі, підвищенням швидкодії, зниженням споживаної потужності, розробкою оптимізованих поєднань з мікропроцесорами і сигнальними процесорами (DSP), а також зниженням цін на ці пристрої.За принципом формування необхідної структури цільового цифрового пристрою ПЛІС відносять до двох груп. CPLD (Complex Programmable Logic Device) — комплексні програмовані логічні пристрої, енергонезалежні і з деяким обмеженням допустимого числа перезапису вмісту. FPGA (Field Programmable Gate Array) — програмовані користувачем вентильні матриці, що не мають обмежень по числу перезаписів. У цифровій обробці сигналів (ЦОС) ПЛІС в порівнянні з DSP мають такі переваги, як можливість організації паралельної обробки даних, масштабування смуги пропускання, розширюваність пристрою.Xilinx, Altera, Actel,Atmel, Lattice Semiconductor, Cypress Semiconductor та інші компанії активно створюють ПЛІС, що відрізняються наявністю нових функцій і сприяють подальшому розширенню сфери їх застосування. За результатами діяльності у 2003 році компанії Xilinx, Altera і Actel стали основними розробниками ідеології застосування ПЛІС.
Компанія Xilinx заснована в 1984 році. Xilinx при виготовленні ПЛІС використовує технології на основі статичного ОЗП (FPGA серій ХС 4000, XC 3000, XC 5200, Spartan, Virtex), Flash-пам'яті (CPLD XC 9500) і електрично програмованої постійної пам'яті (CPLD серії CoolRunner). Компанія Xilinx — творець ПЛІС FPGA. В наш час[коли?] популярними сімействами є Virtex-II, Virtex-II Pro, Spartan-IIE і Spartan-3. FPGA серій Virtex і Spartan крім елементів логіки, що реалізують оперативну пам'ять, не займає LC; швидкодійні модулі загального призначення; елементи реалізації стандартів входів виходів. Компанія Xilinx в 2002 році, використовуючи ядра RISC-процесорів IBM PowerPC і ПЛІС Virtex-II Pro, розширила сферу використання ПЛІС. Ядро містить: 5-ступінчастий конвеєр обробки даних; пристрій апаратного множення і ділення, тридцять два 32-розрядних регістра загального призначення; двонаправлений модульно-асоціативний кеш команд і кеш даних (по 16 кбайт); пристрій керування пам'яттю. Споживана потужність ядра — 0,9 мВт/МГц. Компанія Xilinx для виготовлення спеціалізованих FPGA в 2003 році приступила до використання модульної архітектури ASMBL (Application Specific Modular Block). Архітектура ASMBL випробувана на серії Virtex, виготовленої за технологією 90 нм з логічним блоком конфігурації.[джерело?]
Компанія Xilinx — не тільки творець FPGA, але і розробник серій CPLD (XC9500, CoolRunner, CoolRunner-II). Серед останніх розробок компанії — сімейство CoolRunner-II з архітектурою XPLA3. У порівнянні з CoolRunner досягнуто нижче енергоспоживання і висока швидкодія (застосована технологія FZP), реалізовані можливості підтримки різних цифрових сигнальних стандартіввводу/виводу. Остання[коли?] версія інтегрованого програмного забезпечення (ПЗ) дозволяє підвищити швидкодію останніх моделей ПЛІС до 400 МГц і забезпечити ефективне конструювання на кристалі меншої площі. Зниження виробничої вартості може досягати 60 %.
Крім компаній-виробників ПЛІС багато сторонніх фірм розробників інтегральних схем беруть участь у створенні САПР. Компанія Mentor Graphics поставляє сімейство засобів синтезу — Precision Synthesis. Цей продукт є частиною комплексного маршруту проектування ПЛІС, включаючи створення, верифікацію та інтеграцію проекту, в тому числі з використанням IP-cores. Інструментальний комплект SET — StartenKit (розробка Scan Engeneering Telecom) використовується для аналогічних цілей, а також розробки прототипів вбудовуваних мікропроцесорних систем, але вже для FPGA фірми Xilinx. Для налагодження ПЗ SoC може використовуватися JTAG-емулятор WindPower ICE (розробка Wind River Systems). Через WindPower ICE можна завантажувати FPGA та програмувати CPLD. Відомо, що надійні[джерело?] та повні інтелектуальні рішення IP (Intellectual Property) пропонуються самими фірмами-розробниками. У виданому компанією Xilinx журналі для користувачів Xilinx IP Selection Guide для ряду областей застосування публікуються переліки сотень IP-рішень. Деякі сфери застосування ПЛІС компанії:
Радіаційно-стійкі FPGA серії Virtex успішно використовуються в «головному мозку» всюдихода Opportunity MER на Марсі (січень 2004 року), контролюючи колісні двигуни, керування і різні контрольно-вимірювальні прилади[1].
ПЛІС Zynq UltraScale+RFSoCs компанії Xilinx налічують до 16 швидкодійних АЦП і ЦАП, інтегрованих до їх структури[2].
| Текст вилучений зі статті через підозру в порушенні авторських прав |
 Текст, який раніше перебував на цій сторінці, запідозрений у порушенніавторських прав через те, що є дослівним перекладом з таких джерел: Тому, хто поставив цей шаблон: |
Не редагуйте статтю зараз, навіть якщо ви збираєтеся її переписати. Додержуйтеся вказівок нижче.
У випадку, якщо новий текст написаний не буде, ця стаття буде вилученачерез тиждень після появи цього попередження. (Детальніше див.документацію шаблону.) Вихідний текст цієї статті з можливим порушенням копірайту можна знайти вісторії змін. Зверніть увагу, що розміщення у Вікіпедії матеріалів, включаючи дослівний переклад, автор яких не надавявного дозволу на їхнє використання відповідно до ліцензіїGNU FDL без незмінюваних секцій таCreative Commons із зазначенням автора / розповсюдження на тих самих умовах, може бути порушенням законів про авторське право. Користувачі, які додають до Вікіпедії такі матеріали, можуть бути тимчасово позбавлені права редагувати статті. Незважаючи ні на що, ми завжди раді вашиморигінальним статтям. Дякуємо. |
КомпаніяMicrosemi Corporation купила в листопаді2010 р. фірму Actel — третього в світі за об'ємами продажу виробника FPGA ($150 млн в 2003 році) після Xilinx і Altera (www.microsemi.com, www.actel.com).[3][4]Компанія Actel була заснована в 1985 році.
Компанія пропонує мікросхеми:
На відміну від продуктів інших компаній, ПЛІС Microsemi мають елементи Flash-пам'яті, розподілені по всій площі кристала, які одночасно є ключами, які задають конфігурацію. З останніх розробок FPGA — незалежне сімейство ProASICPLUS. Архітектура мікросхеми складається з ядра, ланцюгів маршрутизації, блоків вбудованої пам'яті, блоків обробки синхрочастоти, блоків I/O, порту JTAG. Підтримується ПО Designer компанії Microsemi. У ProASICPLUS при зіставленні з FPGA інших компаній з однаковою кількістю вентилів — кількість виводів більша. Основна властивість мікросхеми, що дозволяє істотно розширити сферу їх застосування — це радіаційна стійкість з накопиченою дозою не менше 200 Крад. З першого кварталу 2004 року компанія випускає зразки нової швидкодіючої серії Military Axcelerator, атестованих на повний військовий діапазон. Схеми забезпечують внутрішню швидкодію 500 МГц, швидкість передачі даних між кристалами 300 МГц і містять від 30 тис. до 250 тис. вентильних елементів. Реалізуються в пластмасових або керамічних корпусах (температурний діапазон: −55 … +125 °С). Вихідна ціна — $770.Для налагодження проектів на ПЛІС з Flash-технологією використовується Modelism фірмиMentor Graphics, а для ПЛІС з Antifuse-технологією — безкоштовні засоби розробки Libero IDE Silver. Продукція компанії призначена в першу чергу для військових і космічних програм. Проте останнім часом розширюється сфера застосування розробок для індустріального (атомна промисловість), телекомунікаційного (модеми, роутери, маршрутизатори), медичного (діагностичне обладнання), систем захисту даних (криптографія), ігрового та іншого обладнання. Компанія пропонує такі сімейства IP-ядер:
Наприклад, IP-ядра:
| Цей розділпотребуєдоповнення.(липень 2013) |
| Цей розділпотребуєдоповнення.(липень 2013) |
| Цей розділпотребуєдоповнення.(липень 2013) |
КомпаніяAtmel заснована 1984 року. Компанія відома розробкою, виробництвом і маркетингом просунутих напівпровідникових приладів, у тому числі ПЛІС CPLD і FPGA. Atmel випускає програмовані SoC серії АТ94К, що включає RISC-мікроконтролерAVR, ПЛІС, схему управління, пам'ять і пристрої вводу-виводу. Такий рівень інтеграції успішно використовується в портативному і бездротовому устаткуванні: персональних цифрових помічників і їх периферійних пристроях, допоміжному обладнанні стільникових телефонів, глобальних системах позиціонування, портативному тестовому обладнанні, пристроях роздрібної торгівлі, системах безпеки, бездротових мережах. У новій платформі AT91RM9200 (2003 рік) використовується процесор ARM920T, стандартна матриця, що складається з периферійних пристроїв пам'яті. Таке рішення дозволяє замінювати процесори для ЦГЗ. Atmel або замовник IP-модуля може додати ПЛІС FPGA, наприклад Virtex-II від Xilinx. При завантаженні FPGA компанія Atmel використовує мікросхеми пам'яті серії АТ17СХХХ, побудовані по Flash-технології. Для проектування можна використовувати продукти Synario,ABEL і CUPL.
 | Це незавершена стаття проапаратне забезпечення. Ви можетедопомогти проєкту,виправивши або дописавши її. |
 | Це незавершена стаття зтехнології. Ви можетедопомогти проєкту,виправивши або дописавши її. |
 | Ця статтямає кілька недоліків. Будь ласка, допоможітьудосконалити її або обговоріть ці проблеми насторінці обговорення.
|
