17. Программируемые логические матрицы (плм или pla)

Программируемые логические ИС (ПЛИС, PLD) это ИС с регулярной структурой (повторяющимися одинаковыми блоками), которую можно сконфигурировать (запрограммировать) в заданную структуру. Они могут быть перепрограммированы. PLD (Programmable Logic Device) – программируемое логическое устройство.

Программируемые логические матрицы (ПЛМ или PLA)

Началось развитие программируемых логических устройств с программируемых логических матриц (ПЛМ). ПЛМ предназначена для реализации комбинационных схем. Структура матрицы представлена на рис. 2.84. Она состоит их трех блоков: блока буферов и инверторов, блока элементов И (И-матрица) и блока элементов ИЛИ (ИЛИ-матрица). Блок буферов и инверторов формирует прямые и инверсные значения переменных. И-матрица формирует значения термов функции, представленной в виде ДНФ (конъюнктивных термов) . ИЛИ-матрица формирует функции как дизъюнкцию конъюнктивных термов . На рис. 2.85 представлена более детальная структура ПЛМ. Каждый вентиль И в И-матрице имеет 6 входов. Каждое соединение на входах вентиля является программируемым. Линия, подсоединенная к входу вентиля И обозначается волнистой линией, линия не подсоединенная ко входу вентиля обозначается разорванной линией. Схема спроектирована таким образом, что не подсоединенные линии не влияют на выходы вентилей И. Программируемые соединения существуют также на элементах ИЛИ.

Рисунок 2.84 – Общая структура ПЛМ

На ПЛМ реализованы две функции:

,

.

В матрице И реализованы термы , , , . Для получения f₁ к вентилю ИЛИ подсоединяются P₁, P₂, P₃, для получения f₂ к вентилю ИЛИ подсоединяются P₁, P₃, P₄.

Размер данной ПЛМ определяется следующими параметрами: 3 входа, 4 терма и 2 выхода. В промышленных масштабах используются ПЛМ большего размера, например на 16 входов, 32 терма, 8 выходов.

Такой способ представления очень наглядный и понятный, но совершенно неудобный для больших ПЛМ. Другой, более компактный способ представления схемы представлен на рис. 2.86. Вместо 6 входов у вентиля И изображается один вход в горизонтальном направлении. Возможное соединение для входа вентиля И определяется пересечением этого условного входа с вертикальными линиями, на пересечении ставится крестик. Соединения для вентиля ИЛИ обозначается аналогично.

Рисунок 2.85 – Структура ПЛМ на вентильном уровне

Рисунок 2.86 – Структура ПЛМ на вентильном уровне (упрощенное представление)

ПЛМ часто используются в составе больших логических схем, например, микропроцессоров.