Спеціалізованіполузаказние ІС на базових матричних кристалах (БМК), званих за кордономвентильними матрицями (Gate Arrays), безумовно, мають ряд переваг.Основним з них є можливість створення на їх основі самих різнихмікросхем при наявності розвинених засобів проектування. Саме це, разом знизькою вартістю самих кристалів, і зумовило широке поширення БМК в60-70 го-ди.
Однак вельмиочевидні і недоліки матричних кристалів. Перш за все мова йде прозначних строках та витратах на проектування спеціалізованих ІС наоснові БМК. Ця негативна їх особливість послужила передумовою для появинового класу спеціалізованих полузаказних мікросхем (РВПС) -програмованих логічних ІС (ПЛІС). У зарубіжній літературі синонімом ПЛІСє абревіатура PLD-programmable logic devices.
ПЛІС-цеінтегральні мікросхеми, що містять програмовану матрицю елементівлогічного І (кон'юнкторов), програмовану або фиксируемую матрицюелементів логічного АБО (діз'юнкторов) і так звані макроячейки (взарубіжній літературі-macrocells). Макроячейки, як правило, включають в себетригер, трістабільний буфер і вентиль виключає АБО, керуючий рівнемактивності сигналу. Розмірність матриць і конфігурація макроячеек визначаютьступінь інтеграції і логічну потужність ПЛІС.
Структурна схема узагальненої моделі ПЛІСприведена на рис.1, а тирів конфігурації макроячеек - на рис.2, 3 і 4.
У поєднанні зрізноманітними зворотними зв'язками перераховані елементи формують завершенуавтоматну структуру, орієнтовану на реалізацію як комбінаційних(Дешифраторів, мультиплексорів, суматорів), так і послідовних схема (керуючихавтоматів, контролерів, лічильників).
У ПЛІС закладенівозможновті, які дозволяють перетворити її в ІС з будь-якою функцією цифровогологіки. Проектування зводиться до виявлення програмованих елементів(Перемичок або запам'ятовуючих осередків), після видалення яких в структурі схемизалишаються лише ті зв'язки,
які необхідні для виконання необхідних функцій.На практиці ця задача дуже непроста, так як сучасні ПЛІС містять всередньому кілька десятків тисяч перемичок. Тому для проектування обов'язковозастосовують системи автоматизованого проектування (САПР ПЛІС).
Завдяки наявностірізних систем автоматизованого проектування, а також структурним татехнологічним особливостям, ПЛІС представляють технологію рекордно-короткого циклурозробки радіоелектронної апаратури. Причому весь цикл проектування тавиготовлення готового пристрою здійснюється самим розробником, щозначітелбно знижує вартість РЕА в порівнянні з використанням БМК.
Якщо за кордоном ПЛІСвже зайняли помітне місце в арсеналі розробника РЕА, то в Росії та країнахСНД ця технологія тільки починає по-справжньому розвиватися. Відставанняпояснюється рядом причин. По-перше, дуже вузька номенклатура ПЛІС на нашомуринку елементної ба-зи. По-друге, практична недоступність для нашихфахівців сучасних зарубіжних систем проектування. По-третє,недолік інформації в технічній літературі про ПЛІС і методах роботи з ними.
Потрібно, однак,відзначити, що на початку 90-х років у нас стали спостерігатися деякі реальнізрушення в приминения ПЛІС на окремих підприємствах. Цьому в першу чергусприяла поява вітчизняних ПЛІС для вирішення багатьох завдань. Назвемо,наприклад, ПЛІС з плавкими перемичками за технологією ТТЛШ, вироблені в НІІМЕв Зеленограді. У їх числі вже давно відомі ПЛМ К556РТ1, К556РТ2, К556РТ21 іпорівняно недавно випускаються ІС КМ1556ХП4, КМ1556ХП6, КМ1556ХП8, КМ1556ХЛ8,є аналогами широко поширених в світі ПЛІС сімейства PAL.
Зіграв певнуроль і вихід на вітчизняний ринок фірми INTEL, що представила в числі своєїпродукції ПЛІС за технологією КМОП з УФ-стиранням. Найбільшу популярністьотримали ПЛІС 85С060, 85С090 і 85C22V10, що вважалася в 80-х роках світовимпромисловим стандартом на ПЛІС.
Основні характеристикизарубіжних і вітчизняних ПЛІС наведені в таблиці.
У яких же випадках доцільно застосовувати ПЛІС?
перше, прирозробці оригінальної апаратури, а також для заміни звичайних ІС малому ісереднього ступеня інтеграції. При цьому значно зменшуються розмірипристрої, знижується споживана потужність і підвищується надійність.
Найбільш ефективновикористання ПЛІС у виробах, що вимагають нестандартних схемотехнічнихрішень. У цих випадках ПЛІС навіть середнього ступеня інтеграції (24 висновку)замінює, як правило, до 10-15 звичайних інтегральних мікросхем.
Іншим критеріємвикористання ПЛІС є потреба різко скоротити терміни і витрати напроектування, а також підвищити можливість модифікації і налагодження апаратури.Тому ПЛІС широко застосовується в стендовому обладнанні, на етапах розробкиі виробництва досвідченої партії нових виробів, а також для емуляції схем,підлягають подальшій реалізації на іншій елементній базі, зокрема БМК.
Окрема областьзастосування ПЛІС - проектування на їх основі пристроїв для захиступрограмного забезпечення та апаратури від несанкціонованого доступу такопіювання. ПЛІС володіють такою технологічною особливістю, як "бітсекретності ", після програмування якого схема стає недоступноюдля читання (хоча свої функції ПЛІС, природно, продовжує виконувати). Зазвичайзастосування однієї-двох ПЛІС середнього ступеня інтеграції виявляється цілкомдостатньою для надійного захисту інформації.
Найбільш широкопрграмміруемие логічні ІС використовуються в мікропроцесорній і обчислювальнійтехніці. На їх основі розробляються контролери, адресні дешифратори, логікаобрамлення мікропроцесорів, формувачі управляючих сигналів і ін На ПЛІСчасто виготовляють мікропрограмні автомати і інші спеціалізованіпристрої, наприклад, цифрові фільтри, схеми обробки сигналів ізображення, процесори швидкого перетворення функцій Фурье і т.д. У техніцізв'язку ПЛІС застосовуються в апаратурі ущільнення телефонних сигналів.
Застосування ПЛІСстає актуальним ще й тому, що у розробників часто немаєнеобхідних стандартних мікросхем.
