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什么是可編程邏輯
2013-02-26
什么是可編程邏輯？
在數(shù)字電子系統(tǒng)領(lǐng)域，存在三種基本的器件類型：存儲器、微處理器和邏輯器件。存儲器用來存儲隨機信息，如數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。微處理器執(zhí)行軟件指令來完成范圍廣泛的任務(wù)，如運行字處理程序或視頻游戲。邏輯器件提供特定的功能，包括器件與器件間的接口、數(shù)據(jù)通信、信號處理、數(shù)據(jù)顯示、定時和控制操作、以及系統(tǒng)運行所需要的所有其它功能。
固定邏輯與可編程邏輯
邏輯器件可分為兩大類 – 固定邏輯器件和可編程邏輯器件。正如其命名一樣，固定邏輯器件中的電路是永久性的，它們完成一種或一組功能 —— 一旦制造完成，就無法改變。另一方面，可編程邏輯器件（PLD）是能夠為客戶提供范圍廣泛的多種邏輯容量、特性、速度和電壓參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)成品部件 —— 而且此類器件可在任何時間改變，從而完成許多種不同的功能。
對于固定邏輯器件，根據(jù)器件復(fù)雜性不同，從設(shè)計、原型到最終生產(chǎn)所需要的時間可從數(shù)月至一年多不等。而且，如果器件工作不合適，或者如果應(yīng)用要求發(fā)生了變化，那么就必須開發(fā)全新的設(shè)計。設(shè)計和驗證固定邏輯的前期工作需要大量的NRE成本。NRE代表在固定邏輯器件最終從芯片制造廠制造出來以前客戶需要投入的所有成本，這些成本包括工程資源、昂貴的軟件設(shè)計工具、用來制造芯片不同金屬層的昂貴光刻掩膜組以及初始原型器件的生產(chǎn)成本。這些NRE成本可能從數(shù)十萬美元至數(shù)百萬美元。
與此相比，CPLD提供的邏輯資源少得多 —— 最高約1萬門。但是，CPLD提供了非常好的可預(yù)測性，因此對于關(guān)鍵的控制應(yīng)用非常理想。而且CPLD器件（如Xilinx CoolRunner? 系列）需要的功耗極低，并且價格低廉，從而使其對于成本敏感的、電池供電的便攜式應(yīng)用（如移動電話和數(shù)字手持助理）非常理想。
LD甚至在設(shè)備付運到客戶那兒以后還可以重新編程。事實上，由于有了可編程邏輯器件，一些設(shè)備制造商現(xiàn)在正在嘗試為已經(jīng)安裝在現(xiàn)場的產(chǎn)品增加新功能或者進行升級。要實現(xiàn)這一點，只需要通過因特網(wǎng)將新的編程文件上載到PLD就可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建出新的硬件邏輯。
過去幾年時間里，可編程邏輯供應(yīng)商取得了巨大的技術(shù)進步，以致現(xiàn)在PLD被眾多設(shè)計人員視為是邏輯解決方案的當(dāng)然之選。能夠?qū)崿F(xiàn)這一點的重要原因之一是像賽靈思這樣的PLD供應(yīng)商是“無晶圓制造廠”企業(yè)，并不直接擁有芯片制造工廠，賽靈思將芯片制造工作外包給聯(lián)華電子（UMC）和東芝，他們是芯片制造行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商。這一策略使賽靈思可以集中精力設(shè)計新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、軟件工具和IP核心，同時還可以利用最先進的半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)。先進的工藝技術(shù)在一系列關(guān)鍵領(lǐng)域為PLD提供了幫助：更快的性能、集成更多功能、降低功耗和成本等。目前賽靈思提供采用先進的90nm和65nm工藝生產(chǎn)的可編程邏輯器件，它們都是業(yè)界最領(lǐng)先的工藝。
結(jié)論
可編程邏輯的價值在于其縮短了電子產(chǎn)品制造商的開發(fā)周期以及幫助他們更快地將產(chǎn)品推向市場的能力。隨著PLD供應(yīng)商繼續(xù)致力于在可編程邏輯器件中集成更多的功能、進一步降低成本并提高能夠節(jié)約時間的IP核心的可用性，可編程邏輯一定會在數(shù)字設(shè)計人員中進一步普及開來。
實際上，近年來，PLD銷售額的增長速度已經(jīng)超過基于傳統(tǒng)門陣列技術(shù)的固定邏輯器件的銷售增長速度。而且，高性能FPGA現(xiàn)在已開始從采用最先進的標(biāo)準(zhǔn)單元技術(shù)制造的固定邏輯器件那兒贏得市場份額。
根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)聯(lián)盟（SIA）提供的數(shù)據(jù)，可編程邏輯現(xiàn)在是半導(dǎo)體行業(yè)中增長最快的領(lǐng)域之一，在過去幾年時間里，PLD的銷售增長速度超過了整個半導(dǎo)體行業(yè)的平均銷售增長速度。
來源 電能質(zhì)量測試儀 http://www.kafenchem.com/
在數(shù)字電子系統(tǒng)領(lǐng)域，存在三種基本的器件類型：存儲器、微處理器和邏輯器件。存儲器用來存儲隨機信息，如數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。微處理器執(zhí)行軟件指令來完成范圍廣泛的任務(wù)，如運行字處理程序或視頻游戲。邏輯器件提供特定的功能，包括器件與器件間的接口、數(shù)據(jù)通信、信號處理、數(shù)據(jù)顯示、定時和控制操作、以及系統(tǒng)運行所需要的所有其它功能。
固定邏輯與可編程邏輯
邏輯器件可分為兩大類 – 固定邏輯器件和可編程邏輯器件。正如其命名一樣，固定邏輯器件中的電路是永久性的，它們完成一種或一組功能 —— 一旦制造完成，就無法改變。另一方面，可編程邏輯器件（PLD）是能夠為客戶提供范圍廣泛的多種邏輯容量、特性、速度和電壓參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)成品部件 —— 而且此類器件可在任何時間改變，從而完成許多種不同的功能。
對于固定邏輯器件，根據(jù)器件復(fù)雜性不同，從設(shè)計、原型到最終生產(chǎn)所需要的時間可從數(shù)月至一年多不等。而且，如果器件工作不合適，或者如果應(yīng)用要求發(fā)生了變化，那么就必須開發(fā)全新的設(shè)計。設(shè)計和驗證固定邏輯的前期工作需要大量的NRE成本。NRE代表在固定邏輯器件最終從芯片制造廠制造出來以前客戶需要投入的所有成本，這些成本包括工程資源、昂貴的軟件設(shè)計工具、用來制造芯片不同金屬層的昂貴光刻掩膜組以及初始原型器件的生產(chǎn)成本。這些NRE成本可能從數(shù)十萬美元至數(shù)百萬美元。
與此相比，CPLD提供的邏輯資源少得多 —— 最高約1萬門。但是，CPLD提供了非常好的可預(yù)測性，因此對于關(guān)鍵的控制應(yīng)用非常理想。而且CPLD器件（如Xilinx CoolRunner? 系列）需要的功耗極低，并且價格低廉，從而使其對于成本敏感的、電池供電的便攜式應(yīng)用（如移動電話和數(shù)字手持助理）非常理想。
LD甚至在設(shè)備付運到客戶那兒以后還可以重新編程。事實上，由于有了可編程邏輯器件，一些設(shè)備制造商現(xiàn)在正在嘗試為已經(jīng)安裝在現(xiàn)場的產(chǎn)品增加新功能或者進行升級。要實現(xiàn)這一點，只需要通過因特網(wǎng)將新的編程文件上載到PLD就可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建出新的硬件邏輯。
過去幾年時間里，可編程邏輯供應(yīng)商取得了巨大的技術(shù)進步，以致現(xiàn)在PLD被眾多設(shè)計人員視為是邏輯解決方案的當(dāng)然之選。能夠?qū)崿F(xiàn)這一點的重要原因之一是像賽靈思這樣的PLD供應(yīng)商是“無晶圓制造廠”企業(yè)，并不直接擁有芯片制造工廠，賽靈思將芯片制造工作外包給聯(lián)華電子（UMC）和東芝，他們是芯片制造行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商。這一策略使賽靈思可以集中精力設(shè)計新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、軟件工具和IP核心，同時還可以利用最先進的半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)。先進的工藝技術(shù)在一系列關(guān)鍵領(lǐng)域為PLD提供了幫助：更快的性能、集成更多功能、降低功耗和成本等。目前賽靈思提供采用先進的90nm和65nm工藝生產(chǎn)的可編程邏輯器件，它們都是業(yè)界最領(lǐng)先的工藝。
結(jié)論
可編程邏輯的價值在于其縮短了電子產(chǎn)品制造商的開發(fā)周期以及幫助他們更快地將產(chǎn)品推向市場的能力。隨著PLD供應(yīng)商繼續(xù)致力于在可編程邏輯器件中集成更多的功能、進一步降低成本并提高能夠節(jié)約時間的IP核心的可用性，可編程邏輯一定會在數(shù)字設(shè)計人員中進一步普及開來。
實際上，近年來，PLD銷售額的增長速度已經(jīng)超過基于傳統(tǒng)門陣列技術(shù)的固定邏輯器件的銷售增長速度。而且，高性能FPGA現(xiàn)在已開始從采用最先進的標(biāo)準(zhǔn)單元技術(shù)制造的固定邏輯器件那兒贏得市場份額。
根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)聯(lián)盟（SIA）提供的數(shù)據(jù)，可編程邏輯現(xiàn)在是半導(dǎo)體行業(yè)中增長最快的領(lǐng)域之一，在過去幾年時間里，PLD的銷售增長速度超過了整個半導(dǎo)體行業(yè)的平均銷售增長速度。
來源 電能質(zhì)量測試儀 http://www.kafenchem.com/
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