پاورپوینت طراحی کامپیوتری سیستم های دیجیتال

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 2 :

طراحی کامپیوتری سیستم های دیجیتال

اسلاید 3 :

مقدمه

امروزه علاوه بر مدارهای مجتمع (IC) استاندارد، مدارهای مجتمع خاص ASIC (Application-Specific-Iintegrated_Circuits) بر اساس نیاز مشتری ساخته می شود. (تعدادکم، ساخت پرهزینه)

برای حل این مشکل مدارهای منطقی قابل برنامه ریزی (Programmable Logic Array)PLA، (Programmable Array Logic)PAL و (Programmable Logic Device)PLD به بازار آمدند.

نوع پیشرفته تر مدارهای مجتمع قابل برنامه ریزی FPGA  (Field Programmable Gate Array)نام دارد.

اسلاید 4 :

مزایا و معایب FPGA
مزایا:
مدارهای دیجیتال پیچیده به آسانی در آن ها پیاده سازی می شوند.
تست مدار سریع است.
برای تولید کم، ارزان تمام می شود.
قابل برنامه ریزی توسط کاربر.
متناسب با نیاز، تغییرات لازم در طراحی ایجاد و مجدداً FPGA با ساختار جدید برنامه ریزی می شود.

معایب:
سطح سیلیکن FPGA بصورت بهینه استفاده نمی شود.
تأخیر و توان مصرفی آن نسبت به ICهای ساخت کارخانه بیشتر است.

اسلاید 5 :

مدارهای منطقی برنامه پذیر PLA
PLA دارای یک طبقه آرایه ای قابل برنامه ریزی از گیت AND و یک طبقه آرایه قابل برنامه ریزی از گیت OR می باشد.

اسلاید 6 :

- مثال: پیاده سازی مدار با استفاده از یک PLA با 3 ورودي و 2 خروجي
نکته: در PLA توابع به فرم ساده شده مورد استفاده قرار می گیرند و هر چه توابع ساده شده دارای جملات مشترک بیشتری باشند تعداد اتصالات لازم برای برنامه ریزی و حجم PLA مورد نیاز کمتر می شود.

اسلاید 7 :

ادامه مثال

اسلاید 8 :

روشهای مختلف برنامه ریزی اتصالات در PLA
سوزاندن یا قطع یک فیوز: در این روش، با ارسال جریان بیش از حد در مسیری که نباید اتصالی وجود داشته باشد، فیوز را سوزانده و در نتیجه اتصال قطع می شود.

استفاده از ترانزیستور به عنوان سوییچ.

اسلاید 9 :

مدارهای منطقی برنامه پذیر PAL
در PAL فقط آرایه AND قابل برنامه ریزی است و خروجی های AND به ورودی های OR به طور دائم متصل هستند.

اسلاید 10 :

-PAL
There is also another kind of programmable device with a fixed OR plane and a programmable AND plane. An example of this structure called a PAL structure can be seen below:

اسلاید 13 :

مدارهای منطقی برنامه پذیر CPLD
PALها، ICهای قابل برنامه ریزی خوبی هستند، ولی برای طراحی سیستم های پیچیده دیجیتال، ممکن است به چندین PAL نیاز باشد.

CPLDها از چندین بلوک منطقی و تعدادی ماکروسل تشکیل شده اند که با سیستم های ارتباطی و سوییچ های قابل برنامه ریزی با هم مرتبط می شوند.

اسلاید 14 :

ساختار CPLD

اسلاید 15 :

کاربردها و مزایای CPLD
CPLD به علت سرعت زیاد و ظرفیت بالا (چند هزار گیت در یک IC) برای طراحی نمونه سازی سیستم های دیجیتال، کنترل کننده های گرافیکی، شبکه های کامپیوتری LAN، قسمت های مختلف پروسسور و . به کار برده می شود.

به طور کلی CPLD برای طراحی سیستم های دیجیتالی که به تعداد زیاد گیت های AND و OR نیاز دارند به کار برده می شوند.

یکی دیگر از مزایای CPLD، قابلیت برنامه ریزی مجدد آن می باشد.

اسلاید 16 :

انواع سوییچ های قابل برنامه ریزی
ترانزیستور سوییچ قابل برنامه ریزی با گیت شناور
سوییچ قابل برنامه ریزی با حافظه SRAM
سوییچ قابل برنامه ریزی آنتی فیوز

اسلاید 17 :

ترانزیستور سوییچ قابل برنامه ریزی با گیت شناور

اسلاید 18 :

سوییچ قابل برنامه ریزی با حافظه SRAM

اسلاید 19 :

سوییچ قابل برنامه ریزی آنتی فیوز

اسلاید 20 :

ساختار FPGA

اندازه PALها محدود و تا حدود 200 گیت می باشد و خروجی آن ها، مجموع حاصل ضرب است.
FPGAها مدارهای قابل برنامه ریزی هستند که از آرایه ای از بلوک ها (سلول ها)ی منطقی تشکیل شده اندکه توسط خطوط ارتباطی و از طریق سوییچ های قابل برنامه ریزی به هم متصل می شوند.
علاوه بر این، بافرهای ورودی/خروجی قابل برنامه ریزی برای ارتباط با پایه های FPGA پیش بینی شده است.