Logica Programmabile

Logica Programmabile

Per introdurre i dispositivi logici programmabili, si dà per acquisito il concetto di funzione booleana e la sua realizzazione pratica come rete multilivello. Una rete multilivello potenzialmente riduce la complessità dei collegamenti relativi all'implementazione della funzione Booleana. Per realizzare reti di una certa complessità, anche ricorrendo ad integrati MSI e LSI si ottengono schemi elettrici ingombranti che rendono difficoltosa la progettazione dei circuiti stampati. Inoltre l'uso di un numero elevato di componenti aumenta di conseguenza il costo complessivo del progetto e ne riduce l'affidabilità, a causa dell'elevato numero di collegamenti da effettuare. Una prima risposta a questo tipo di problema è stata fornita dagli integrati full-custom. I full-custom sono realizzati da ditte specializzate per espressa richiesta di aziende e/o industrie ed hanno un uso strettamente personalizzato e quindi costi elevati e lunghi tempi di progettazione. Per sopperire a questi problemi sono state studiate soluzioni in grado di avvicinarsi alle esigenze dell'utente finale, ma che presentassero almeno una forma standardizzata. Queste soluzioni intermedie, tra i componenti standard e i full-custom, sono note come semi-custom. Gli integrati semi-custom generano funzioni logiche definite dall'utente, il quale interviene solo nell'ultima fase di progettazione del dispositivo e sono noti come dispositivi ASIC (Application Specific Integrated Circuit, in altre parole circuiti integrati per applicazioni specifiche). Tra questi vi sono quelli programmabili dall'utente, noti con il nome di PLD (Programmable Logic Device). Le PLD sono programmabili dall'utente mediante un software dedicato che traduce un programma scritto con particolari istruzioni in una sequenza di comandi atti al controllo del funzionamento dei PLD.

1.1 La Logica Programmabile

E’ noto che i circuiti integrati contengono un elevato numero di transistor utilizzati come elementi di commutazione. Le PLD sono state realizzate sfruttando una doppia struttura a matrice in grado di realizzare funzioni logiche come somma di minterms. La prima matrice organizza delle porte AND (NAND) in grado di sviluppare prodotti di termini sulle variabili poste agli ingressi. La seconda matrice organizza delle porte OR (NOR) per generare la somma dei minterms generati dalla prima matrice, come mostrato nello schema di Fig. 2.1

FIGURA 1.1 - Struttura a blocchi di una PLD.

Logica Programmabile

Per introdurre i dispositivi logici programmabili, si dà per acquisito il concetto di funzione booleana e la sua realizzazione pratica come rete multilivello. Una rete multilivello potenzialmente riduce la complessità dei collegamenti relativi all'implementazione della funzione Booleana. Per realizzare reti di una certa complessità, anche ricorrendo ad integrati MSI e LSI si ottengono schemi elettrici ingombranti che rendono difficoltosa la progettazione dei circuiti stampati. Inoltre l’uso di un numero elevato di componenti aumenta di conseguenza il costo complessivo del progetto e ne riduce l’affidabilità, a causa dell'elevato numero di collegamenti da effettuare. Una prima risposta a questo tipo di problema è stata fornita dagli integrati full-custom. I full-custom sono realizzati da ditte specializzate per espressa richiesta di aziende e/o industrie ed hanno un uso strettamente personalizzato e quindi costi elevati e lunghi tempi di progettazione. Per sopperire a questi problemi sono state studiate soluzioni in grado di avvicinarsi alle esigenze dell’utente finale, ma che presentassero almeno una forma standardizzata. Queste soluzioni intermedie, tra i componenti standard e i full-custom, sono note come semi-custom. Gli integrati semi-custom generano funzioni logiche definite dall'utente, il quale interviene solo nell’ultima fase di progettazione del dispositivo e sono noti come dispositivi ASIC (Application Specific Integrated Circuit, in altre parole circuiti integrati per applicazioni specifiche). Tra questi vi sono quelli programmabili dall’utente, noti con il nome di PLD (Programmable Logic Device). Le PLD sono programmabili dall’utente mediante un software dedicato che traduce un programma scritto con particolari istruzioni in una sequenza di comandi atti al controllo del funzionamento dei PLD.

1.1 La Logica Programmabile

E’ noto che i circuiti integrati contengono un elevato numero di transistor utilizzati come elementi di commutazione. Le PLD sono state realizzate sfruttando una doppia struttura a matrice in grado di realizzare funzioni logiche come somma di minterms. La prima matrice organizza delle porte AND (NAND) in grado di sviluppare prodotti di termini sulle variabili poste agli ingressi. La seconda matrice organizza delle porte OR (NOR) per generare la somma dei minterms generati dalla prima matrice, come mostrato nello schema di Fig. 2.1

_{FIGURA 1.1 - Struttura a blocchi di una PLD.}

Un dispositivo di questo tipo genera un certo numero di funzioni logiche, che dipende dalla sua struttura e può essere utilizzato in diverse applicazioni. Ciò significa che può essere riprogrammato.

Le PLD sono dispositivi multi-input/multi-output organizzati all'interno di una struttura costituita da un array di porte AND e da un array di porte OR in cui l’array AND mappa gli input all'interno di particolari termini-prodotto dipendenti dalle connessioni programmate. L’array