第二章.大规模可编程逻辑器件基础.ppt

《大规模可编程逻辑器件基础》 可编程逻辑器件（PLD）是现代电子设计的核心，其特点是用户可以自定义逻辑功能，从而极大地提高了设计的灵活性和效率。在传统的数字系统中，芯片通常由固定的标准化集成电路组成，这导致设计缺乏灵活性，且需要多种不同类型的芯片，增加了设计和管理的复杂性。然而，随着PLD的出现和发展，现代数字系统采用“三积木块模式”——CPU、RAM以及PLD，其中PLD设计成为系统设计的关键部分。 PLD的发展历程可以追溯到20世纪70年代初，当时PROM（可编程只读存储器）和PLA（可编程逻辑阵列）作为第一代PLD出现。70年代末，AMD公司推出了PAL（可编程阵列逻辑），80年代初，Lattice公司又推出了GAL（通用阵列逻辑），标志着PLD的第二代。随后，Xilinx公司于80年代中期推出了FPGA（现场可编程门阵列）和Altera公司的EPLD（可擦除可编程逻辑器件），这两大创新进一步推动了PLD技术的发展。 近年来，PLD的技术水平不断提升，器件密度达到单片千万系统门级别，工作速度超过500MHz，工艺线宽已经进入纳米级别，这使得PLD具有了高集成度、高速度和高可靠性等特点。同时，ISP（在系统编程）技术的引入，使得PLD在装配后仍能进行编程，极大地简化了生产流程，降低了库存成本，提高了系统质量和可靠性。 PLD的发展趋势也体现在其最新的产品进展中。例如，Xilinx的Spartan-3E系列，以及Altera的HardCopy II、Cyclone II、Stratix II等产品，都体现了PLD在低成本、大容量和高性能方面的不断突破。此外，Altera的MAX II和Xilinx的Virtex系列，分别展示了新一代CPLD和高性能FPGA的创新。 PLD的发展热点包括互连延迟的优化，因为随着门延迟的显著减小，互连延迟已成为系统速度瓶颈的关键因素。ISP技术的持续改进也至关重要，它允许在系统运行时进行逻辑重构和功能更新，大大加快了产品的上市速度，并支持远程升级和维护。 随着系统级芯片（SOC）和系统级可编程芯片（SOPC）的概念兴起，如Xilinx的Virtex-II Pro和Altera的Stratix系列，PLD正逐渐演变为能够集成CPU、DSP、存储器等复杂功能的单片解决方案，进一步推动了电子设计的集成度和性能提升。 PLD技术的快速发展和广泛应用，不仅改变了电子设计的面貌，也促进了半导体行业的进步，成为现代电子系统不可或缺的一部分。随着技术的不断创新，PLD将继续扮演着推动电子系统微型化、高速化和智能化的重要角色。