SoPC
70年代
80年代
数字电子技术基础第8章可编程逻 辑器件[1]
90年代
70年代初期的PLD 主要是可编程只读存储器(PROM)和可编程逻辑阵列(PLA)。
在PROM中，与门阵列是固定的，或门阵列是可编程的；器件采 用熔断丝工艺，一次性编程使用。
70年代末期的PLD 出现了可编程阵列逻辑(PAL)器件。在PAL器件中，与门
在线编程
辑器件[1]
FPGA
PLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为三类： （1）与固定、或编程：ROM和PROM （2）与或全编程：PLA （3）与编程、或固定：PAL、GAL和HDPLD(高密度PLD）
PROM----可编程存储器
P
PLA----可编程逻辑阵列
L
PAL----可编程阵列逻辑
PLD的基本结构
互补
输入信号 输入 电路
输入
与门 乘积项 阵列
或门 阵列
和项
பைடு நூலகம்
输出 输出函数 电路
反馈输入信号
数字电子技术基础第8章可编程逻 辑器件[1]
可编程逻辑器件PLD的发展历程
EPLD
FPLA PAL
PROM PLA
器
和
和
件
CPLD FPGA GAL
器 件
器 件
器 件器
器 件
件
内嵌复杂 功能模块 的可编程 片上系统
连接线与点增多 抗干扰下降
数字电子技术基础第8章可编程逻 辑器件[1]
从逻辑器件的功能和使用方法看，最初的逻辑器件全部采用标准通用 片，后来发展到采用用户片和现场片。
通用片的功能是器件厂制造时定死的，用户只能拿来使用而不能改变 其内部功能。
通用片有门、触发器、多路开关、加法器、寄存器、计数器、译码器 等逻辑器件和随机读写存储器件。
一、可编程只读存储器PROM
PROM (Programmable Read-Only Memory)的结构是与阵列 固定、或阵列可编程的PLD器件，对于有大量输入信号的PROM， 比较适合作为存储器来存放数据，它在计算机系统和数据自 动控制等方面起着重要的作用。对于较少的输入信号组成的 与阵列固定、或阵列可编程的器件中，也可以很方便地实现 任意组合逻辑函数。
F1 ＝ m （ 4,8,9,12,13,14 ） F2＝m（0,5,10,15） F3＝m（1,2,3,6,7,11） （3）选用PROM的容量为 16×3位即可满足要求。
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例：试用PROM实现4位二进制码到Gray码的转换。
转换真值表
A3 A2 A1 A0
NO
A1 A0 B1 B0
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
10
1010
11
1011
12
1100
13
1101
14
1110
15
1111
F1 F2 F3 010 001 001 001 100 010 001 001 100 100 010 001 100 100 100 010
辑器件[1]
可编程逻辑器件的分类
按集成度(PLD)分类:
可编程逻辑器件（PLD）
简单PLD
复杂PLD
PROM PLA PAL GAL CPLD
根据有无寄存功能： 可编程组合逻辑器件
可编程时序逻辑器件
按内部电路组成： PLA（可编程逻辑阵列）
PGA（可编程门阵列）
按编程方式： 熔丝编程
光擦编程
电擦编数程字电子技术基础第8章可编程逻
阵列是可编程的，或门阵列是固定连接的，它有多种输出和反 馈结构，为数字逻辑设计带来了一定的灵活性。但PAL仍采用 熔断丝工艺，一次性编数字程电使子技用术基。础第8章可编程逻
辑器件[1]
80年代中期的PLD 通用阵列逻辑(GAL)器件问世，并取代了PAL。GAL器件是在PAL器
件基础上发展起来的新一代器件。和PAL一样，它的与门阵列是可编程的， 或门阵列是固定的。但由于采用了高速电可擦CMOS工艺，可以反复擦除 和改写，很适宜于样机的研制。它具有CMOS低功耗特性，且速度可以与 TTL可编程器件相比。特别是在结构上采用了“输出逻辑宏单元”电路， 为用户提供了逻辑设计和使用上的较大灵活性。
D
GAL----通用可编程阵列逻辑
FPGA----现场可编程门阵列
ispLSI--数-字-在电子系技术统基可础第编8章程可编大程逻规模集成电路
辑器件[1]
1.与固定、或编程： 与阵列全固定，即全译码；ROM和PROM
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2.与、或全编程：
代表器件是PLA（Programmable Logic Array）， 下图给出了PLA的阵列结构，在PLD中，它的灵活性最高。由 于与或阵列均能编程的特点，在实现函数时，只需形成所需 的乘积项，使阵列规模比PROM小得多。
1011 1 1 1 0
1100 1 0 1 0
1101 1 0 1 1
1 1 1 0 1 0 0 数1字电子技术基础与第8阵章可列编程逻
1111 1 0 0 0
例：用PROM实现以下逻辑函数： 解：
YY10
ABC ABC
ABC ABC ABC ABC
Y2 ABC ABC ABC
A1 B1 C1
对于大多数逻辑 函数而言，并不需要 使用全部最小项，造 成浪费
&& &&&& &&
ABC
≥1
Y0
≥1
Y1
≥1
Y2
A数B字C电A子B技CA术辑B基器C础A件B第[1C8] 章可编程逻
第八章 可编程逻辑器件
8.1 可编程逻辑器件PLD概述
8.2 可编程只读存储PROM和 可编程逻辑阵列PLA
8.3 可编程逻辑器件PAL和 通用逻辑阵列GAL
数字电子技术基础第8章可编程逻 辑器件[1]
传统的逻辑系统，当规模增大时 （SSI MSI)
焊点多，可靠性下降 系统规模增加成本升高 功耗增加 占用空间扩大
80年代中后期的PLD
80年代后期问世的FPGA(现场可编程门阵列)器件，FPGA属于较高密
度的PLD器件。
FPGA的基本结构有两类：一类是在PAL基础上加以改进和扩展形成
的；另一类是逻辑单元型数，字逻电辑子技单术元基础之第间8章是可编互程联逻阵列。这些资源可由用户
编程。
辑器件[1]
90年代的SoPC System-on-a-Programmable-Chip，即可编程片上系统。 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。可编程片
小规模集成电路的几倍到十几倍。
2.增强逻辑设计的灵活性：使用PLD器件设计的系统， 可以不受标准系列器件在逻辑功能上的限制。
3.缩短设计周期：由于有可编程特性，用PLD设计一个 系统所需时间比传统方式大为缩短。
数字电子技术基础第8章可编程逻 辑器件[1]
4.提高系统处理速度：用PLD与或两级结构实现任何逻辑 功能，比用中小规模器件所需的逻辑级数少。这不仅简化了系 统设计，而且减少了级间延迟，提高了系统的处理速度。
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系统放在一个芯片内
专用集成电路（简称ASIC）
Application Specific Integrated Circuit
ASIC
半定制
全定制（Full Custom Design IC)
半定制（Semi-Custom Design IC） MAX7128
8.2 可编程只读存储PROM和 可编程逻辑阵列PLA
8.3 可编程逻辑器件PAL和 通用逻辑阵列GAL
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PLD是70年代发展起来的新型逻辑器件，是一种通用大规模 集成电路，用于LSI和VLSI设计中，采用软件和硬件相结合的方 法设计所需功能的数字系统。相继出现了ROM、PROM、PLA、 PAL、GAL、EPLD和FPGA等，它们组成基本相似。
辑器件[1]
PLD的逻辑符号表示方法
12..输与入门缓和冲或器门表的示表方示法方P法LD具画A有法较与大传的统与的或画阵法列有，所逻A不辑同图的 A
F1
F2
固定连编接程连接 F1=A•B•C
F2=B+C+D
ABCD
ABCD
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下图给出最简单的PROM电路图，右图是左图的简化形式。 固定（连与接）点编（程或连）接点
例：试用适当容量的PROM实现两个两位二进制数比较 的比较器。
（1）两个两位二进制数分别为A1A0和B1B0，当A1A0大于 B1B0时，F1＝1，A1A0等于B1B0时，F2＝1，A1A0小于B1B0时， F3＝1，下表给出了两位二进制和比较结果的输入输出 对照表，
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实现的函数为：
F1 =AB+AB F2 =AB+AB F3 = AB
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第八章 可编程逻辑器件
8.1 可编程逻辑器件PLD概述
8.2 可编程只读存储PROM和 可编程逻辑阵列PLA
8.3 可编程逻辑器件PAL和 通用逻辑阵列GAL
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用户片是完全按用户要求设计的VLSI器件。它对用户来讲是优化的， 但是设计周期长，设计费用高，通用性低，销售量少。用户片一般称为专 用集成电路(ASIC)，但是它也向通用方向发展。