第二章大规模可编程逻辑器件*第1页，共35页，星期日，2025年，2月5日可编程逻辑器件(PLD)是用来实现定制逻辑功能的、用户可自由配置的数字集成电路(ICs)。可编程逻辑器件可以利用其内部逻辑结构实现任何的布尔表达式或者寄存器功能。相反，象TTL器件等现有的逻辑集成电路（Ics）只能提供特定的逻辑功能，不能通过修改来满足具体电路的设计要求。*第2页，共35页，星期日，2025年，2月5日近年PLD的发展密度：单片已达1亿系统门速度：达1000MHz以上线宽：已达60nm，属甚深亚微米技术（VDSM—VeryDeepSubMicrometer）PLD最显著的特点：高集成度、高速度、高可靠、在系统编程（ISP_InSystemProgramming）PLD已占整个IC产值的40%以上。PLD的产量、集成度每年增加35%，成本降低40%。*第3页，共35页，星期日，2025年，2月5日Altera产品系列主要性能*第4页，共35页，星期日，2025年，2月5日Altera公司千万门级的FPGA(SOC):Stratix*第5页，共35页，星期日，2025年，2月5日2.1可编程逻辑器件的两种主要结构PLD（FPGA、CLPD）种类繁多，特点各异。共同之处包括三大部分：a.一个二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑核心。b.I/O(输入/输)出块。c.连接逻辑块的互连资源，用于逻辑块之间、逻辑块与输入/输出块之间的连接。*第6页，共35页，星期日，2025年，2月5日PLD结构图输入/输出块互连资源逻辑块(逻辑阵列）*第7页，共35页，星期日，2025年，2月5日FPGA（FieldProgrammableGatesArray）CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）FPGA：现场可编程门阵列型FPGA具有门阵列的结构形式，它有许多可编程单元（或称逻辑功能块）排成阵列组成。逻辑单元的核心为由静态存储器（SRAM）构成的函数发生器，即查找表。特点：由多种长度不同的连线资源组成，每次布线的延迟可不同，属统计型结构，即每次执行的功能相同，却能给出不同的布线形式。*第8页，共35页，星期日，2025年，2月5日一个N输入查找表(LUT，LookUpTable)可以实现N个输入变量的任何逻辑功能，如N输入“与”、N输入“异或”等。输入多于N个的函数、方程必须分开用几个查找表（LUT）实现输出查黑找盒表子输入1输入2输入3输入4什么是查找表?*第9页，共35页，星期日，2025年，2月5日0000010100000101输入A输入B输入C输入D查找表输出16x1RAM查找表原理多路选择器*第10页，共35页，星期日，2025年，2月5日用查找表实现4输入与门的原理*第11页，共35页，星期日，2025年，2月5日含查找表的逻辑单元：（FPGA）*第12页，共35页，星期日，2025年，2月5日CPLD：以逻辑宏单元为基础，加上内部的与或阵列和外围的I/O模块组成。逻辑单元主要由“与或阵列”构成。任意一个组合逻辑都可以用“与—或”表达式来描述，所以该“与—或阵列”的“乘积项”结构能实现大量的组合逻辑功能。特点：内部互连结构由固定长度的连线资源组成，布线的延迟确定，属确定型结构。*第13页，共35页，星期日，2025年，2月5日简单的“与或”阵列：（PAL、GAL、CPLD）*第14页，共35页，星期日，2025年，2月5日右图逻辑：O2=!I2!I1I0#I2I0#I1!I0O1=I2!I1!I0#I1!I0O0=!I1!I0#I2!I1!I0PAL结构逻辑功能可变化