Ada banyak jenis perangkat logika yang dapat diprogram, dapat dibedakan satu sama lain dalam hal arsitektur, kapasitas logika, kemampuan pemrograman dan fitur spesifik lainnya. Di bagian ini, kita akan membahas secara singkat PLD yang biasa digunakan dan fitur-fitur penting mereka. Penjelasan terperinci dari masing-masing mereka akan mengikuti di bagian selanjutnya.
9.2.1 Programmable ROMs
PROM (Programmable Read Only Memory) dan EPROM (Erasable Programmable Read Only Memoriy dapat dianggap sebagai pendahulu PLD. Arsitektur ROM yang dapat diprogram memungkinkan pengguna untuk mengimplementasikan perangkat keras fungsi kombinasional sewenang-wenang dari sejumlah input yang diberikan. Ketika digunakan sebagai perangkat memori, n input ROM (disebut garis alamat dalam kasus ini) dan m output (disebut jalur data) dapat digunakan untuk menyimpan kata 2nm-bit. Ketika digunakan sebagai PLD, itu dapat digunakan untuk mengimplementasikan m fungsi kombinasional yang berbeda, dengan masing-masing fungsi menjadi fungsi yang dipilih dari n variabel. Apa saja fungsi Boolean n-variabel yang dapat dipikirkan dapat dibuat untuk muncul di salah satu jalur output m. Sebuah perangkat ROM umum dengan n input dan output m memiliki 2n gerbang AND kabel pada input dan m gerbang ATAU dapat diprogram pada output. Setiap gerbang AND memiliki n input, dan setiap gerbang OR memiliki input 2n. Dengan demikian, setiap gerbang OR dapat digunakan untuk menghasilkan fungsi Boolean yang mungkin dari variabel n, dan ini ROM yang digeneralisasikan dapat digunakan untuk menghasilkan fungsi Boolean n-variabel yang sewenang-wenang. AND array menghasilkan semua kemungkinan minterm dari sejumlah variabel input tertentu, dan array OR yang dapat diprogram hanya memungkinkan minterm yang diinginkan muncul di input mereka. Gambar 9.3 menunjukkan arsitektur internal dari PROM yang memiliki empat jalur input, array terprogram dari 16 gerbang AND dan array yang dapat diprogram empat atau gerbang. Tanda silang (×) menunjukkan tautan atau interkoneksi fusi yang utuh (atau tidak terprogram), dan titik (•) menunjukkan interkoneksi yang terprogram. PROM, EPROMs dan EEPROMs (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ) dapat diprogram menggunakan programmer PROM standar. Salah satu kelemahan utama PROM adalah penggunaan kapasitas logika yang tidak efisien. Itu tidak ekonomis untuk menggunakan PROM untuk semua aplikasi yang hanya membutuhkan sedikit minterm. Kerugian lainnya termasuk konsumsi daya yang relatif lebih tinggi dan ketidakmampuan untuk menyediakan penutup yang aman untuk asinkron transisi logika. Mereka biasanya jauh lebih lambat daripada sirkuit logika khusus. Juga, mereka tidak mungkin digunakan untuk menerapkan logika berurutan karena tidak adanya flip-flop.
9.2.2 Programmable Logic Array
Perangkat array logika yang dapat diprogram (PLA) memiliki array AND yang dapat diprogram pada input dan sebuah OR array yang dapat diprogram pada output, yang menjadikannya salah satu PLD yang paling serbaguna. Arsitekturnya berbeda dari PROM dalam hal berikut. Ini memiliki array AND diprogram daripada AND array yang terprogram. Jumlah gerbang AND dalam PROM m-input selalu sama dengan 2m. Di kasus PLA, jumlah gerbang AND dalam array AND yang dapat diprogram untuk variabel input m biasanya jauh lebih kecil dari 2m, dan jumlah input dari masing-masing gerbang OR sama dengan jumlah gerbang DAN. Setiap gerbang OR dapat menghasilkan fungsi Boolean sembarang dengan maksimum minterm sama dengan jumlah gerbang AND. Gambar 9.4 menunjukkan arsitektur internal perangkat PLA dengan empat baris input, array yang dapat diprogram dari delapan gerbang AND pada input dan array yang dapat diprogram dari dua ATAU gerbang pada output. Perangkat PLA membuat penggunaan kapasitas logika lebih efisien daripada PROM. Namun, ia memiliki kelemahan sendiri yang dihasilkan dari dua set sekering yang dapat diprogram, yang membuatnya relatif lebih sulit untuk dibuat, diprogram dan diuji.
9.2.3 Programmable Array Logic
Arsitektur programmable array logic (PAL) memiliki AND array yang dapat diprogram pada input dan array OR tetap pada output. Rangkaian AND yang dapat diprogram dari perangkat PAL serupa dengan PLA alat. Artinya, jumlah gerbang AND yang dapat diprogram biasanya lebih kecil dari jumlah yang diperlukan untuk menghasilkan semua kemungkinan minterm dari sejumlah variabel input yang diberikan. Larik OR adalah tetap dan dan output dibagi secara merata antara gerbang OR yang tersedia. Misalnya, perangkat PAL praktis mungkin memiliki delapan variabel input, 64 gerbang AND yang dapat diprogram dan empat gerbang OR tetap, dengan masing-masing OR gerbang memiliki 16 input. Artinya, setiap gerbang OR diumpankan dari 16 dari 64 DAN output. Gambar 9.5 menunjukkan arsitektur internal perangkat PAL yang memiliki empat jalur input, array delapan gerbang AND di input dan dua OR gerbang di output, untuk memperkenalkan pembaca dengan pengaturan berbagai blok bangunan di dalam perangkat PAL dan memungkinkan mereka perbandingan antara berbagai perangkat logika yang dapat diprogram.
9.2.4 Generic Array Logic
Perangkat generic array logic (GAL) mirip dengan perangkat PAL dan diciptakan oleh Semiconductor Lattice. Ini berbeda dari perangkat PAL di mana array AND diprogram perangkat GAL dapat dihapus dan diprogram ulang. Ia juga memiliki logika keluaran yang dapat diprogram ulang. Fitur ini membuatnya sangat menarik pada tahap prototyping perangkat, seperti bug di dalamnya Logikanya dapat diperbaiki dengan memprogram ulang. Perangkat serupa yang disebut PEEL (Programmable Electrically Erasable Logic) diperkenalkan oleh Perusahaan International CMOS Technology (ICT).
9.2.5 Complex Programmable Logic Device
Perangkat logika yang dapat diprogram seperti PLA, PAL, GAL, dan perangkat sejenis PAL lainnya sering dikelompokkan ke dalam satu kategori yang disebut perangkat programmable logic sederhana (SPLD) untuk membedakannya dari yang jauh lebih kompleks. Perangkat logika yang dapat diprogram (CPLD), seperti namanya, adalah perangkat yang jauh lebih kompleks daripada perangkat logika yang dapat diprogram yang dibahas sejauh ini. Sebuah CPLD mungkin mengandung sirkuit yang setara dengan beberapa perangkat PAL yang dihubungkan satu sama lain oleh yang dapat diprogram interkoneksi. Gambar 9.6 menunjukkan struktur internal CPLD tipikal. Masing-masing dari empat logika blok sama dengan PLD seperti perangkat PAL. Jumlah blok logika dalam CPLD bisa lebih atau kurang dari empat. Masing-masing blok logika memiliki interkoneksi yang dapat diprogram. Matriks sakelar digunakan untuk blok logika untuk interkoneksi blok logika. Juga, switch matrix dalam CPLD mungkin atau mungkin tidak sepenuhnya terhubung. Artinya, beberapa kemungkinan koneksi antara output blok logika dan input mungkin tidak didukung oleh CPLD yang diberikan. Sementara kompleksitas perangkat PAL yang khas mungkin Dari urutan beberapa ratus gerbang logika, CPLD mungkin memiliki kompleksitas yang setara dengan puluhan ribuan gerbang logika. Bila dibandingkan dengan FPGA, CPLD menawarkan karakteristik waktu yang dapat diprediksi karena arsitektur internal mereka kurang fleksibel dan karenanya ideal untuk aplikasi kontrol kritis dan aplikasi lain yang memerlukan tingkat kinerja tinggi. Juga, karena relatif banyak konsumsi daya yang lebih rendah dan biaya yang lebih rendah, CPLD adalah solusi ideal untuk portabel yang dioperasikan dengan baterai aplikasi seperti ponsel, asisten digital dan sebagainya. CPLD dapat diprogram juga dengan menggunakan pemrogram PAL atau dengan memberinya makan dengan aliran data serial dari PC setelah disolder papan PC. Sirkuit pada CPLD menerjemahkan aliran data dan mengonfigurasinya untuk melakukan yang dimaksud fungsi logika.
9.2.6 Field-Programmable Gate Array
Field-programmable gate array (FPGA) menggunakan array blok logika, yang dapat dikonfigurasi oleh pengguna. Istilah 'bidang-programmable' di sini menandakan bahwa perangkat dapat diprogram di luar pabrik tempat pembuatannya. Arsitektur internal perangkat FPGA memiliki tiga bagian utama, yaitu susunan blok logika, interkoneksi yang dapat diprogram dan blok I / O. Gambar 9.7 menunjukkan arsitektur FPGA yang khas. Setiap blok I / O memberikan input yang dapat dipilih secara individual, output atau akses dua arah ke salah satu pin I / O tujuan umum pada paket FPGA. Logika blok dalam FPGA tidak lebih kompleks dari beberapa gerbang logika atau tabel pencarian flip-flop. Interkoneksi yang dapat diprogram menghubungkan blok logika ke blok logika dan juga blok I / O ke memori besar, sistem manajemen jam dan dukungan untuk banyak perangkat-ke-perangkat kontemporer teknologi pensinyalan. FPGAs banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk data pemrosesan dan penyimpanan, pemrosesan sinyal digital, instrumentasi dan telekomunikasi. FPGA juga diprogram seperti CPLD setelah disolder ke papan PC. Dalam kasus FPGA, konfigurasi yang diprogram biasanya tidak stabil dan karena itu perlu dimuat ulang kapan saja daya diterapkan atau fungsi yang berbeda diperlukan. blok logika.
FPGA menawarkan kepadatan logika yang jauh lebih tinggi dan fitur kinerja yang jauh lebih besar dibandingkan dengan CPLD. Beberapa perangkat FPGA kontemporer menawarkan kompleksitas logika yang setara dengan delapan juta gerbang sistem. Juga, perangkat ini menawarkan fitur-fitur seperti built-in prosesor berkabel, memori besar, sistem manajemen jam dan dukungan untuk banyak perangkat kontemporer ke perangkat teknologi pensinyalan. FPGA banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk data pemrosesan dan penyimpanan, pemrosesan sinyal digital, instrumentasi dan telekomunikasi. FPGA juga diprogram seperti CPLD setelah disolder ke papan PC. Dalam kasus FPGA, konfigurasi yang diprogram biasanya tidak stabil dan karena itu perlu dimuat ulang kapan saja daya diterapkan atau fungsi yang berbeda diperlukan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar