Програмована логічна матриця

1. Програмована логічна матриця, що містить логічні блоки, в яких поєднуються по декілька макрокомірок з логічними розширювачами, а також програмовану комутаційну матрицю та елементи вводу/виводу, причому кожна макрокомірка містить локальну матрицю, в якій формуються терми (кон'юнкції), матрицю розподілення термів, паралельний та розподілений розширювачі, вихідний блок з програмованим регістром та блок елементів підсумовування термів (кон'юнкцій), яка відрізняється тим, що вхідні шини макрокомірок є одинарними з вхідними інверторами та вхідними переми качами для інвертування окремих вхідних сигналів, а терми, які сформовані в макрокомірках, підключені до елементів підсумовування термів через вхідні перемикачі термів, причому в кожній макрокомірці підсумовування, в залежності від характеру логічних функцій, може здійснюватись щонайменше двома способами. 2. Програмована логічна матриця за п.1, яка відрізняється тим, що блок елементів підсумовування термів разом з перемикачами містить елементи OR та XOR, причому в залежності від характеру логічної функції виходи перемикачів підключені до елементів OR або XOR. 3. Програмована логічна матриця за п.1, яка відрізняється тим, що блок елементів підсумовування термів разом з перемикачами містить елементи OR та компаратори, причому в залежності від характеру логічної функції, виходи підключені до елементів OR або компараторів з алгебраїчним підсумовуванням з відповідними ваговими коефіцієнтами. Корисна модель належить до обчислювальної техніки і може бути використана в виробництві елементів та вузлів обчислювальної та радіоелектронної техніки. Відомі програмовані логічні матриці 19, до входу будь-якої іншої макрокомірки. застосування альтернативних ФП стає доцільним, а при 30-кратному ускладненні альтернативного Паралельний розширювач дозволяє збільшити ЕСК доцільність застосування елементів XOR або кількість термів в ЛФ (в наших означеннях - велиСОМР починається з п>19. чину Sad) за рахунок об'єднання елементів OR на виходах макрокомірок (до 4шт в однуЛФ). ПЛМ, що заявляється, містить логічні блоки, в Однак, в розглянутій інтегральній схемі також яких поєднуються по декілька макрокомірок з логізберігаються вище наведені недоліки: чними розширювачами, а також програмовану - наявність матриці кон'юнкторів (в даному разі комутаційну матрицю та елементи вводу/виводу, набору термів) з подвоєнням вхідних шин, тобто причому кожна макрокомірка містить локальну розміром 2nxSad, а також однозначність в сумуматрицю, в якій формуються терми (кон'юнкції), ванні термів тільки за допомогою вихідних диз'юнматрицю розподілення термів, паралельний та кторів (в даному разі - елементів OR в макрокоміррозподілений розширювачі, вихідний блок з проках) розміром SadXm. грамованим регістром та блок елементів підсумовування термів (кон'юнкцій). В CPLD ліквідована фіксованість структури, тобто значно збільшена гнучкість ПЛМ, але залиДля досягнення технічного результату ПЛМ, шились головні недоліки - необхідність подвоєння що заявляється, згідно з корисною моделлю, вхідні вхідних шин та необхідність вимушених зайвих шини макрокомірок є одинарними з вхідними інвитрат площі ПЛМі внаслідок неоптимальності верторами та вхідними перемикачами для інверДНФ як форми представлення (ФП) ЛФ. тування окремих вхідних сигналів, а терми, які сформовані в макрокомірках, підключені до елеЗадачею корисної моделі є зменшення площі ментів підсумовування термів через вхідні перемиПЛМ з розширенням обсягу функціональних можкачі термів, причому в кожній макрокомірці підсуливостей за рахунок збільшення КІЛЬКОСТІ ЛФ, які мовування термів (кон'юнкцій), в залежності від можуть бути реалізовані на ПЛМ заданої площі. характеру ЛФ, може здійснюватись щонайменше При подальшому викладенні матеріалу корисдвома способами. ної моделі приймемо кількість виходів ПЛМ т = 1 , що не обмежує принципово сутність та висновки Вибір типу суматора (логічного, алгебраїчного опису. або по mod 2), тобто типу OR-XOR або OR-COMP, здійснюється на етапі логічного проектування та Вказана задача досягається тим, що існуючі програмування ПЛМ при реалізації конкретної лоПЛМ, в яких реалізуються ЛФ виключно в класичгічної функції. ній ФП тобто у вигляді ДНФ і які забезпечують оптимальну реалізацію ЛФ, як показано в [2], менше Усі вказані ознаки є необхідними і достатніми ніж в 10% випадків, доповнюються можливостями для збільшення кількості ЛФ, які реалізуються на застосування комбінованих форм представлення ПЛМ з заданими технічними параметрами - кількіЛФ, які в подальшому іменуються як тип OR-XOR стю вхідних сигналів п та кількістю термів. та тип OR-COMP. При одночасному застосуванні ПЛМ типу ORXOR та OR-COMP забезпечується практично мініВ формі представлення OR-XOR ЛФ реалізумальна сумарна площа ПЛМі для реалізації поються у вигляді кон'юнкцій (термів), які потім сувної множини ЛФ від заданого значення п. Таким 10201 які вхідні змінні треба подавати в прямій формі і чином, технічним результатом корисної моделі є які через вхідні інвертори 15, тобто питання полярозширення функціональних можливостей ПЛМ із ризації вхідного вектору змінних. Також для ПЛМ зменшенням її площі. типу OR-COMP повинні бути обчислені вагові коеКорисна модель пояснюється кресленням, де: фіцієнти для підсумовування термів на компара- на Фіг.1 приведена загальна структура ПЛМ торі 19. на прикладі інтегральної схеми МАХ 3000 [3]; Для обох типів ПЛМ вхідні сигнали на локальні - на Фіг.2 - схема макрокомірки ПЛМ із застоматриці 6 подаються за допомогою перемикачів 14 суванням форми OR-XOR; прямо або через інвертори 15 з вхідних зажимів, а - на Фіг.З - схема макрокомірки ПЛМ з застосутакож від розподілених розширювачів 9 власної ванням форми OR-COMP. або сусідньої макрокомірки 2. В матриці 6 формуПЛМ класу CPLD містить логічні блоки 1 (logic ються потрібні терми (кон'юнкції), які прямо або array block, LAB) (на схемі - 4шт.), кожен з яких через паралельний розширювач 8 поступають на містить макрокомірки 2 (Macrocells) (на схемі - по входи матриці розподілення термів 7 і, через неї, 16шт. на кожен LAB) Крім того, ПЛМ містить прона входи блоку підсумовування кон'юнкцій 12. В грамовану матрицю з'єднань 3 (Programmable inблоках підсумовування кон'юнкцій 12 терми, в заterconnect array, P!A), елементи вводу - виводу 4 лежності від виду ЛФ, сумуються логічно або по (I/O Control Block) та входи 5 для допоміжних сигmod 2 (за допомогою елементів OR 17 або елеменалів (установка, зброс і т.і.). Кожна макрокомірка нтів XOR 18 (в матрицях типу OR-XOR), чи логічно 2 (див. Фіг.2) містить локальну ПЛМ 6 (LAB Local або алгебраїчно (за допомогою елементів OR 17 array), матрицю розподілення термів (кон'юнкцій) або компараторів 19 (в матрицях типу OR-COMP). 7, паралельний розширювач 8, розподілений розВихідні сигнали блоків 12 подаються на вхід вихідширювач 9, вихідний блок 10, основним елеменного блоку 10 і через нього подаються безпосеретом якого є програмований регістр 11, та блок дньо через елементи вводу-виводу 4 (див. Фіг.1) елементів підсумовування термів (кон'юнкцій) 12. на вихід пристрою, або на входи програмованої Локальна ПЛМ 6, на відміну від найближчого матриці з'єднань 3 для комутації з сигналами від аналога, має одинарні вхідні шини 13, які підклюінших макрокомірок 2 логічних блоків 1. чені до вхідних сигналів через перемикачі 14 та вхідні Інвертори 15. Блок елементів підсумовуванЯк показують дослідження [2], комбіноване заня кон'юнкцій 12, на відміну від найближчого анастосування, в залежності від вигляду ЛФ, ПЛМ лога, для ПЛМ типу OR-XOR (див. Фіг.2) містять типу OR-XOR та OR-COMP, дозволяє знизити перемикачі 16, які, в залежності від типу ЛФ, яка площу ПЛМ більш, ніж у 90% випадків реалізареалізується в даній ПЛМ, перемикають терми або ції ЛФ. на елементи OR 17, або на елементи XOR 18. 1. Баранов СИ., Баркалов А.А. Применение Слід зауважити, що для додаткового підвищення ПЛМ в цифровой технике //Зарубежная радиоэлеефективності реалізації ЛФ схему елементів 18 ктроника, -1982. -№6. -С.67-79. XOR слід формувати спеціальним чином, який є 2. Ю.А. Кочкарев, Н.Л. Казаринова, Н.Н. Панпредметом окремої корисної' моделі. телеева. Каталог-справочник Классические и альтернативные минимальные формы логических В разі застосування матриці типу OR-COMP функций. Изд. Черкасского института управления, (якщо це потребує характер ЛФ) блок елементів Черкассы, 1999. підсумовування кон'юнкцій (термів) 12 (див. Фіг.З) містить ті ж самі перемикачі 16, але вони, в залеж3. Стешенко В.Б. Современные алгоритмы ності від характеру ЛФ, перемикають терми або на ЦОС: пути реализации и перспективы применения елементи OR 17 (аналогічно ФІг.2) або на компа//http://www.sm.bmstu.ru/sm5/n4/oba/zan 1 html. ратор 19, який сумує терми алгебраїчно з вагови4. Ю.А. Кочкарев, Н.Н. Пантелеева, Н.Л. Казами коефіцієнтами Кі,...,К т . ринова. Оптимизация структуры цифровых устройств с помощью объединения классических и Працює пропонована ПЛМ таким чином. На неклассических форм //Электроника и связь. етапі логічного проектування конкретної ЛФ, тобто 2002 -14. -С.168-171. її мінімізації, повинно бути вирішено питання про тип обраної ПЛМ (тип OR-XOR чи тип OR-COMP), 10201 A to 16 t/O* •4 to t s ira 4 to 16 I/O» 4 to 1SS/O Фіг. 1 _} Сигнали від £ ВХІДНІ розширювачів Сигнали Фіг. 2 10201 10 Фіг. З Комп'ютерна верстка Л Литвиненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601