Читальный зал -->  Программные средства foundation 

1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359

1.7. Программируемые логические устройства 37

Граница между БИС и сверхбольшими интегральными схемами (СБИС; very large-scale integration, VLSI) расплывчата и часто ее выражают числом транзисторов, а не числом вентилей. Любая ИС с числом транзисторов более 1 ООО ООО принадлежит семейству СБИС; сверхбольшими ИС являются в наши дни большинство микропроцессоров и запоминающих устройств, а также большие программируемые логические устройства и заказные ИС. В 1999 году разрабатывались СБИС с числом транзисторов, доходящим до 50 миллионов.

1.7. Программируемые логические устройства

Существует множество ИС, у которых выполняемая ими логическая функция может быть запрофаммирована уже после их изготовления. В большинстве случаев такие ИС бывают созданы на основе технологии, допускающей иерепрограм-мирование выполняемой схемой функции, а это означает, что при обнаружении вами ошибки в разрабатываемом проекте можно устранить ее без физической замены ИС и без изменения схемы соединений. В этой книге мы часто будем ссылаться на предоставляемые возможности с точки зрения проектирования цифровых устройств и на то, как следует воспользоваться этими возможностями.

Исторически первыми профаммируемыми логическими усфойствами были программируемые логические матрицы (ПЛМ; programmable logic arrays, PLAs). ПЛМ представляли собой двухуровневую Сфуктуру, состоящую из вентилей И и ИЛИ, с профаммируемыми пользователем соединениями. Используя эту структуру, проектировщик мог приспособить такую ИС к выполнению любой логической функции, не превосходящей определенного уровня сложности, на основе известной теории логического синтеза и минимизации логических схем, которая будет представлена в главе 4.

Консфукция ПЛМ была усовершенствована, а цена на такие ИС снижена с появлением программируемых логических устройств решетчатой структуры [programmable array logic (PAL) devices]. Сегодня общее название таких ИС -программируемые логические устройства (ПЛУ; programmable logic devices, PLDs) и в иерархии изготовляемых промышленностью программируемых устройств они являются схемами средней степени интеграции . Об архитектуре и технологии ПЛУ будет многое сказано в парафафах 5.3 и 8.3.

Постоянно растущая емкость интефальных схем предоставляла производителям возможность разрабатывать крупные ПЛУ для посфоения более сложных цифровых устройств. Однако по техническим причинам, которые мы обсудим в парафафе 10.5, основную двухуровневую сфуктуру И-ИЛИ в ПЛУ нельзя было расширить до больших размеров. Вместо этого в промышленности, производящей ИС, произошел переход к архитектуре составных ПЛУ (complex PLDs, CPLDs), допускающей расширение до требуемого объема. Типичная ИС типа CPLD представляет собой совокупность нескольких ПЛУ со сфу ктурой соединений между ними, размещенной на том же самом кристалле. Помимо самих ПЛУ, сфуктура соединений в микросхеме также является программируемой, чем обеспечиваются богатые возможности при проектировании. ИС типа CPLD мож-

но расширять до больших размеров путем увеличения числа отдельных ПЛУ и за счет развития структуры соединений между ними, размещаемой на кристалле.

Примерно в то же время, когда были созданы ИС типа CPLD, другими производителями ИС был предпринят отличающийся от идеи CPLD подход к проблеме увеличения объема профаммируемых логических схем. По сравнению с ИС типа CPLD решетки вентилей, программируемые в процессе эксплуатации (field-programmable gate arrays, FPGAs) содержат много большее число меньших по размерам отдельных логических блоков и имеют развитую распределенную структуру внутренних соединений, которая занимает почти весь кристалл. Рис. 1.6 де-монсфирует различие между этими двумя конструкциями микросхем.

□		□	□	О □	□	□	□	□ :
		□	□	□ D		□	□	□ ;
		□	□	□ □	□	□	□	□
□		□	□	□ □	□	□	□	□
□		□	□	□ □	□	□	□	□
□	□	□	□	О □			□	□
□			□		□	□		□
□		□	□	□ □	□	□	□	□

□ = логический блок

С, 1.6. Дза подасда к увеличению объема программируемых логических ус-; сойств: (а) микросхема типа CPLD; (b) микросхема типа FPGA

Сторонники того и другого подходов обычно приводят доводы религиозного характера относительно того, какой из принципов лучше, но самый крупный производитель больших профаммируемых логических устройств фирма Xilinx, Inc., считает, что у каждого из этих подходов есть свое место, и производит ИС обоих типов. Более важным, нежели архитектура микросхем, является то обстоятельство, что оба подхода поддерживают такой стиль проектирования, который обеспечивает продвижение изделия от первоначальной идеи до опытного образца и серийного производства за очень короткое время.

Существенным с точки зрения быстрого появления на рынке изделий на основе ПЛУ всех типов является использование на стадии проектирования языков описания схем. Такие языки как ABEL и VHDL и сопровождающие их программные средства позволяют реализовать проект, осуществить синтез и произвести зафузку в ПЛУ и микросхему типа CPLD или FPGA буквально за считанные минуты. Вся мощь структурированных иерархических языков высокого уровня типа VHDL особенно ярко проявляется в том, что с их помощью можно создавать конструкции из сотен тысяч или миллионов вентилей, предоставляемых самыми большими кристаллами типа CPLD и FPGA.

1.3. Специализированные интегральные схе1\ы

С точки зрения многих разработчиков цифровых устройств самым интересным достижением в технологии ИС является, по-видимому, не постоянный рост объе-

ма кристаллов, а все время расширяющиеся возможности сконструировать свою собственную микросхему. Микросхемы, предназначенные для применений частного характера или для использования лишь в изделиях определенного типа, называются полузаказными ИС (semicustom ICs) или специализированными ИС {application-specific ICs, ASICs). В общем случае применение ИС типа ASIC сокращает совокупную стоимость используемых компонентов и изготовления изделия за счет уменьшения числа микросхем, размеров и потребляемой мощности; часто, используя ИС типа ASIC, удается получить лучшие характеристики.

Единовременные затраты на проектирование [nonrecurring engineering {NRE) cost] одной ИС типа ASIC могут превышать стоимость разработки на основе отдельных серийных ИС на 5...250 тысяч долларов. Эти средства должны быть уплачены производителю ИС или тем людям, которые возьмут на себя ответственность за проектирование внутренней структуры микросхемы, создание оснастки типа металлизированных фотошаблонов, используемых при выращивании кристалла, разработку средств тестирования готовой продукции и фактическое изготовление нескольких первых образцов.

Единовременные затраты на проектирование типичной ИС типа ASIC средней сложности обьемом около 100 ООО вентилей составляют от 30 до 50 тысяч долларов. В обычных условиях проектирование заказной ИС имеет смысл только в том случае, когда указанные затраты можно будет покрыть за счет экономии на себестоимости каждого изделия при ожидаемом объеме продаж.

Если речь идет о проектировании заказной БИС {custom LSI), то есть микросхемы, функции которой, внутренняя архитектура и структура кристалла на уровне транзисторов определяются индивидуальным заказом потребителя, то единовре-менньЕе затрать[ на проектирование оказываются очень большими и могут составить 250 тысяч долларов и более. Поэтому проектирование специализированной БИС с нуля осуществляется только в том случае, когда ее применение имеет хорошую коммерческую перспективу или большой объем продаж изделий с ее использованием (например, цифровые наручные часы, сетевой интерфейс или схема сопряжения с системной шиной персонального компьютера).

Чтобы сократить начальные затраты на проектирование, производителями ИС были составлены библиотеки стандартных элементов {standardcells), которые включали широко используемые блоки средней степени интеграции типа дешифраторов, регистров и счетчиков, а также блоки, реализующие наиболее употребительные функции БИС, такие как запоминающие устройства, программируемые логические матрицы и микропроцессоры. При проектировании с использованием стандартных элементов {standard-cell design) разработчик соединяет библиотечные блоки между собой точно так же, как это осуществлялось бы при проектировании с использованием отдельных СИС и БИС. Специализированные элементы создаются только в случае крайней необходимости (за дополнительную плату, конечно). Затем все элемен-ть[ размещаются в кристалле, причем схема их расположения оптимизируется с целью сокращения задержек распространения сигналов и размеров микросхемы. Минимизация размеров кристалла позволяет сократить стоимость одного изделия, так как при этом увеличивается число кристаллов, которые можно изготовить на одной полупроводниковой пластине. В типичном случае затраты на проектирование с использованием стандартных элементов составляют порядка 150 тысяч долларов.

1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.