CÂU 11:CẤU TRÚC CHUNG CỦA PLA

Lịch sử phát triển của các chủng loại Chip khả trình mảng PLA (Programmable Logic Array) được bắt nguồn từ nguyên lý bộ nhớ chương trình PROM (Programmable Read‐Only Memory). Trong đó các đầu vào địa chỉ đóng vai trò như các đường vào của mạch logic và Lịch sử phát triển của các chủng loại Chip khả trình mảng PLA (Programmable Logic Array) được bắt nguồn từ nguyên lý bộ nhớ chương trình PROM (Programmable Read‐Only Memory). Trong đó các đầu vào địa chỉ đóng vai trò như các đường vào của mạch logic và và các đường dữ liệu ra đóng vai trò như các đường ra của mạch logic. Vì PROM không thực sự phù hợp cho mục đích thiết kế các mạch logic nên PLA đã ra đời vào đầu thập kỷ 70. Nó rất phù hợp để thực hiện mạch logic có dạng tổng các tích (vì cấu thành bởi các phần tử logic AND và OR). Nhưng nhược điểm là chi phí sản xuất cao và tốc độ hoạt động thấp. Để khắc phục nhược điểm này PAL (Programmable Array Logic) đã được phát triển.

CẤU TRÚC CHUNG CỦA PLA: được cấu thành từ các phần tử AND khả trình và phần tử OR gán cố định và có chứa cả phần tử flip‐flop ở đầu ra nên có khả năng thực thi các mạch logic tuần tự. Từ khi được ra đời và phát triển PAL trở thành cơ sở cho sự ra đời của hàng loạt các chủng loại Chip khả trình mảng với cấu trúc phức tạp hơn như SPLD (Simple Programmable Logic Device), CPLD (Com‐plex Programmable Logic Device), và sau này là FPGA (Field Programmable Gate Array). SPLD cũng là tên gọi cho nhóm các chủng loại Chip kiểu tương tự như PAL, PLA. Về mặt cấu trúc thì SPLD cho phép tích hợp logic với mật độ cao hơn so với PAL thông thường, nhưng kích thước của nó sẽ tăng lên rất nhanh nếu tiếp túc mở rộng và tăng mật độ tích hợp số đầu vào. Để đáp ứng nhu cầu mở rộng mật độ tích hợp CPLD đã được phát triển. Nó là sự tích hợp của nhiều khối SPLD cau truc cua FPGA - đang trở thành một sự lựa chọn thay thế rất cạnh tranh của các chip xử lý nhúng ASICs. Nó hỗ trợ các ưu điểm về chức năng lựa chọn giống như ASICs nhưng cho phép chỉnh sửa và thiết kế lại sau khi sử dụng và giá thành phát triển thấp hơn. FPGA cho phép khả năng thiết kế linh hoạt và thích nghi dễ dàng cho các tiện ích thiết bị tối ưu, trong khi vẫn duy trì được không gian kích thước phần cứng và năng lượng tiêu thụ của hệ thống. Điều này không dễ dàng nhận được khi thiết kế dựa trên nền các Chip DSP. FPGA thực sự phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi lượng tính toán lớn như trong xử lý tín hiệu.

§ Cấu tạo từ SRAM:

Với loại này các mắt kết nối khả trình được thực hiện bằng các phần tử SRAM, chính vì vậy cho phép thực hiện lập trình lặp lại nhiều lần. Ưu điểm nổi bật của loại này là các ý tưởng thiết kế mới có thể được thực thi và thử nghiệm nhanh chóng.nhược điểm của FPGA cấu tạo từ các phần tử SRAM là chúng phải cấu hình lại mỗi khi nguồn hệ thống được cung cấp.

FPGA với cấu tử kiểu cầu chì được lập trình offline bằng một thiết bị lập trình chuyên dụng. Ý tưởng chế tạo loại FPGA này xuất phát từ nhu cầu về một thiết bị khả trình có khả năng lưu cấu hình sau khi được sử dụng. Tức là nó không phải làm công việc cấu hình mỗi khi nguồn hệ thống được cung cấp. Khi FPGA anti‐fused đã được lập trình thì nó không thể bị thay đổi hay được lập trình lại nữa.ưu điểm nổi bật của FPGA anti‐fused là kiểu cấu trúc liên kết khá bền vững với các loại nhiễu bức xạ. Đặc điểm này khá quan trọng khi thiết bị phải làm việc trong môi trường tiềm năng như quân sự hoặc hàng không vũ trụ,Một ưu điểm nổi bật của loại FPGA anti‐fused là khả năng bảo vệ công nghệ.nhược điểm lớn nhất của FPGA anti-fused là chỉ có thể được lập trình và cấu hình một lần. Vì vậy nó chỉ thực sự phù hợp khi thực thi hoàn chỉnh sản phẩm cuối cùng và không phù hợp với mục đích thiết kế phát triển.

§ Cấu tạo từ EEPROM/FLASH

EEPROM or FLASH‐based FPGAs cũng có nguyên lý cấu tạo tương tự như loại FPGA

SRAM. Các phần tử cấu hình của nó được kết nối dựa trên một chuỗi thanh ghi dịch dài. Khi đã được cấu hình đã được lập trình thì chúng có thể được duy trì và không bị mất đi như nguyên lý lưu giữ của EEPROM hoặc FLASH. FPGA‐EEPROM/FLASH có cấu tạo nhỏ hơn so với loại FPGA‐SRAM vì vậy cũng có thể giảm được thời gian lan truyền tín hiệu kết nối liên thông giữa các phần tử logic.

Cấu tạo từ tổ hợp FLASH‐SRAM

FLASH sẽ được sử dụng để lưu các nội dung cấu hình để sao chép cho các phần tử

cấu hình SRAM.