一、可编程逻辑器件简介与历史回顾
可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device)作为一种通用的集成电路,其内部的逻辑功能可以通过用户编程来设定。这种设备的出现,允许设计师将一个复杂的数字系统整合至单一芯片上,省去了向芯片制造商申请定制设计的需求。与普通的数字芯片不同,PLD允许在出厂后根据需要重新规划甚至修改其内部结构,而普通的数字芯片则在出厂前已确定设计,无法更改。
二、PLD的技术演进
从20世纪70年代起,PLD技术便开始蓬勃发展。最初是PROM(可编程只读存储器),它在制造过程中,所有存储单元默认设置为1,用户可以根据需求将某些位编程为0来存储信息。随后,可擦写的EPROM和EEPROM也陆续出现,它们支持通过电信号进行数据擦除和重写,为使用提供了更大的灵活性。
三、PLD产品种类
PLD产品包括:可编程逻辑阵列(PLA),可编程阵列逻辑(PAL),通用阵列逻辑(GAL),可擦除的可编程逻辑器件(EPLD),以及更为复杂的现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。这些设备根据密度可以分为低密度(如PLA、PAL、GAL)和高密度(如EPLD、CPLD、FPGA)两大类。
四、定制与可编程逻辑器件对比
相比之下,专用集成电路(ASIC)通常面向特定应用设计,并且在小批量生产时成本较高,设计周期长。而PLD则提供了一个成本效率更高,设计更灵活的解决方案。设计人员可以使用经济实惠的软件工具进行快速开发、仿真和测试,之后将设计直接编程至PLD,快速验证和调整,大幅缩短产品上市时间并减少前期非重复性工程成本(NRE)。
结论
PLD技术自70年代以来已经取得了显著的发展,主要的生产厂商包括Xilinx、Altera和Lattice等,这些公司的FPGA产品可以实现高达数千万逻辑门的设计,支持高速运行并采用先进的光刻技术。此类技术的发展极大地推动了电子设备的创新与多样性。
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