Programmierbare Array -Logik

Nicht zu verwechseln mit Programmierbares Logikarray oder PLA.
MMI 16R6 in 20-poligen Einbruch
AMD 22V10 im 24-poligen Dip

Programmierbare Array -Logik (KUMPEL) ist eine Familie von Programmierbares Logikgerät Halbleiter verwendet zur Implementierung Logik Funktionen in digital Schaltungen Vorgestellt von Monolithische Erinnerungen, Inc. (MMI) im März 1978.[1] MMI erhielt eine eingetragene Marke für den Begriff Kumpel für die Verwendung in "programmierbaren Halbleiter -Logikschaltungen". Die Marke wird derzeit von gehalten Gitter -Halbleiter.[2]

PAL -Geräte bestanden aus einem kleinen ABSCHLUSSBALL (Programmierbares Lesespeicher) Kern und zusätzliche Ausgabelogik, mit der bestimmte gewünschte Logikfunktionen mit wenigen Komponenten implementiert werden.

Mit spezialisierten Maschinen waren PAL-Geräte "Feldprogrammierbar". Pals waren in mehreren Varianten erhältlich:

  • "Einmal programmierbar"(OTP) Geräte konnten nach der ersten Programmierung nicht aktualisiert und wiederverwendet werden (MMI bot auch eine ähnliche Familie namens HAL oder" Hard Array Logic ", die wie PAL-Geräte waren, außer dass sie in der Fabrik maskprogrammiert wurden).
  • UV-löschbare Versionen (z. B.: palcxxxxx, z. Eprom.
  • Spätere Versionen (Palcexxx, z.

In den meisten Anwendungen elektrisch ergrafbar Mädels werden jetzt als eingesetzt als Pin-kompatibel Direkter Ersatz für einmalige programmierbare Freunde.

Geschichte

Bevor PALS eingeführt wurde, würden Designer digitaler Logikschaltungen verwenden kleine Integration (SSI) Komponenten wie die in der 7400 Serie Ttl (Transistor-Logik) Familie; Die 7400 -Familie umfasste eine Vielzahl von logischen Bausteinen wie Gates (ToreNICHT, NAND, NOCH, UND, ODER), Multiplexer (Muxes) und Demultiplexer (Demuxes), Flip Flops (D-Typ, JK usw.) und andere. Ein PAL -Gerät würde in der Regel Dutzende solcher "diskreten" Logikpakete ersetzen, sodass das SSI -Geschäft mit dem Start des PAL -Geschäfts abnahm. PALS wurden in vielen Produkten vorteilhaft verwendet, wie z. Minicomputerwie dokumentiert in Tracy KidderDas meistverkaufte Buch Die Seele einer neuen Maschine.

PALS waren nicht die ersten kommerziellen programmierbaren Logikgeräte. Signetik hatte seine verkauft Feldprogrammierbares Logikarray (FPLA) seit 1975. Diese Geräte waren den meisten Leiterkonstrukteuren völlig unbekannt und wurden als zu schwierig angesehen. Die FPLA hatte eine relativ langsame maximale Betriebsgeschwindigkeit (da sowohl programmierbar als auch programmierbare Arrays waren, war teuer und hatte einen schlechten Ruf für Testbarkeit. Ein weiterer Faktor, der die Akzeptanz der FPLA einschränkte, war das große Paket, ein 600-mil (0,6 "oder 15,24 mm) breit 28-pin Dual-in-Line-Paket (TAUCHEN).

Das Projekt zur Erstellung des PAL -Geräts wurde von verwaltet von John Birkner und die tatsächliche PAL -Schaltung wurde von H. T. Chua entworfen.[3] In einem früheren Job (beim Mini-Computer-Hersteller Computerautomatisierung) Birkner hatte einen 16-Bit-Prozessor mit 80 Standard-Logikgeräten entwickelt. Seine Erfahrung mit der Standardlogik führte zu der Annahme, dass benutzerprogrammierbare Geräte attraktiver wären, wenn die Geräte so konzipiert würden, dass sie die Standardlogik ersetzen würden. Dies bedeutete, dass die Paketgrößen für die vorhandenen Geräte typischer sein mussten und die Geschwindigkeiten verbessert werden mussten. MMI beabsichtigte, dass PALS einen relativ niedrigen Teil (sub $ 3) beträgt. Das Unternehmen hatte jedoch zunächst schwerwiegende Probleme mit der Fertigungsrendite und musste die Geräte für über 50 US -Dollar verkaufen. Dies bedrohte die Lebensfähigkeit des Kumpels als kommerzielles Produkt, und MMI musste die Produktlinie für den nationalen Halbleiter lizenzieren. Freunde waren später "Zweite Quelle" durch Texas Instrumente und moderne Mikrogeräte.

Prozesstechnologien

Frühe Freunde waren 20-polige TAUCHEN Komponenten, die in Silizium unter Verwendung der bipolaren Transistor-Technologie mit einmaligen programmierbaren Titan-Tungsten-Programmiersicherungen hergestellt wurden.[4] Spätere Geräte wurden von hergestellt von Zypresse, Gitter -Halbleiter und moderne Mikrogeräte Verwendung CMOs Technologie.

Die ursprünglichen 20- und 24-poligen Freunde wurden von MMI als bezeichnet als Integration mit mittlerer Maßstab (MSI) Geräte.

Pal Architektur

Die programmierbaren Elemente (als Sicherung gezeigt) verbinden sowohl die wahren als auch die komplementierten Eingänge mit den und den Toren. Diese und Tore, auch bekannt als Produktbedingungen, werden zusammen oriert, um a zu bilden Produktsumme Logikarray.

Die PAL -Architektur besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer Logikebene und Ausgabe logischer Makrozellen.

Programmierbare Logikebene

Die programmierbare Logikebene ist a Programmierbares schreibgeschütztes Speicher (Prom) Array, mit dem die auf den Gerätestiften vorhandenen Signale oder die logischen Ergänzungen dieser Signale in die Ausgabe logischer Makrozellen geleitet werden können.

PAL-Geräte haben Arrays von Transistorzellen, die in einer "festen, programmierbaren und" Ebene zur Implementierung "angeordnet sindProduktsumme"Binäre Logikgleichungen für jeden der Ausgänge in Bezug auf die Eingänge und entweder synchrone oder asynchrone Rückkopplungen aus den Ausgängen.

Ausgabelogik

Die frühen 20-poligen Freunde hatten 10 Eingänge und 8 Ausgänge. Die Ausgänge waren aktiv und konnten registriert oder kombiniert werden. Mitglieder der PAL -Familie waren mit verschiedenen Ausgangsstrukturen erhältlich, die als "Ausgangslogik -Makrozellen" oder OLMCs bezeichnet wurden. Vor der Einführung der "V" (für "Variable") Serie wurden die in jedem Kumpel verfügbaren OLMCs zum Zeitpunkt der Herstellung festgelegt. (Der PAL16L8 hatte 8 Kombinationsausgaben, und der PAL16R8 hatte 8 registrierte Ausgänge. Der PAL16R6 hatte 6 registrierte und 2 Kombination, während der PAL16R4 jeweils 4 davon hatte.) Jede Ausgabe konnte bis zu 8 Produktbegriffe (effektiv und Gates) haben; Die Kombinationsausgaben verwendeten jedoch einen der Begriffe, um einen bidirektionalen Ausgangspuffer zu steuern. Es gab andere Kombinationen, die weniger Ausgaben mit mehr Produktbegriffen pro Ausgabe hatten und mit aktiven hohen Ausgaben ("H" -Serie erhältlich waren.[5]: 1–14 Die "X" -Serie hatte vor dem Register ein Xor -Gate.[5]: 1–9 Es gab auch ähnliche 24-polige Versionen dieser Freunde.

Diese feste Ausgangsstruktur frustrierte Designer, die versuchen, den Nutzen von PAL -Geräten zu optimieren, da häufig von ihren Anwendungen Ausgangsstrukturen verschiedener Typen benötigt wurden. (Zum Beispiel konnte man nicht 5 registrierte Ausgänge mit 3 aktiven Hochkombinationsausgaben erhalten.) Also, im Juni 1983 AMD stellte den 22V10 ein, ein 24 -Pin -Gerät mit 10 Ausgangslogik -Makrozellen.[6] Jede Makrozell kann vom Benutzer so konfiguriert werden, dass er kombinations oder registriert ist, aktiv oder aktiv niedrig. Die Anzahl der Produktbegriffe, die einem Ausgang zugeordnet wurden, variierte von 8 bis 16. Dieses eine Gerät konnte alle 24 PAL -KAL -Geräte mit 24 Pin ersetzen. Zu den Mitgliedern der Serie PAL "V" ("Variable") gehörten die PAL16V8, PAL20V8 und PAL22V10.

  • PAL 16R4 Block Diagram

    PAL 16R4 Blockdiagramm

  • AMD 22V10 Block Diagram

    AMD 22V10 Blockdiagramm

  • AMD 22V10 Output Macrocell

    AMD 22V10 Ausgangsmakrozell

Programmierkumpels

Die Freunde wurden elektrisch unter Verwendung von Binärmustern programmiert (als JEDEC ASCII/hexadezimal Dateien) und ein spezielles elektronisches Programmiersystem, das entweder vom Hersteller oder einem Drittanbieter erhältlich ist, wie z. Daten i/o. Neben Einzeleinheiten-Geräteprogrammierern wurden häufig Geräte-Feeder und Gangprogrammierer verwendet, wenn mehr als nur wenige Freunde programmiert werden mussten. (Für große Volumina können die Kosten für die elektrische Programmierkosten beseitigt werden, indem der Hersteller eine benutzerdefinierte Metallmaske herstellt auf diese Weise.)

Programmiersprachen (nach chronologischer Reihenfolge des Aussehens)

Palasmentwurf eines 4-Bit Zähler

Obwohl einige Ingenieure PAL -Geräte programmiert haben, indem sie Dateien, die die Binärsicherungsmusterdaten enthalten Hardware -Beschreibung Sprache (HDL) wie Daten I/O's Abel, Logische Gerätekupl oder MMIs Palasm. Diese waren computergestütztes Design (CAD) (jetzt als "bezeichnet"elektronische Designautomatisierung") Programme, die die Logikgleichungen der Designer in binäre Sicherungskartendateien übersetzt (oder" kompiliert "), die zum Programmieren (und häufig testen), jedes Gerät verwendet werden.

Palasm

Das Palasm (von "Pal Assembler") Die Sprache wurde von entwickelt von John Birkner In den frühen 1980er Jahren wurde der Palasm -Compiler von MMI in Forran IV auf einem IBM 370/168 geschrieben. MMI hat den Quellcode den Benutzern kostenlos zur Verfügung gestellt. Bis 1983 führten MMI -Kunden Versionen auf dem Dez PDP-11, Daten General Nova, Hewlett Packard HP 2100, MDS800 und andere.

Es wurde verwendet, um Boolesche Gleichungen für die Ausgabestifte in einer Textdatei auszudrücken, die dann mithilfe eines von Lieferanten gelieferten Programms in die Datei "Fuse Map" für das Programmiersystem konvertiert wurde. Später wurde die Option der Übersetzung aus Schematik üblich, und später immer noch "Sicherungskarten" konnten aus einem "synthetisiert" werden HDL (Hardware -Beschreibung Sprache) wie z. Verilog.

CUpl

Assistenztechnologie veröffentlicht CUPL (COompiler für UNiversal Programmierbar LOgic) im September 1983.[7] Die Software wurde immer als CUpl und nie als erweitertes Akronym bezeichnet. Es war das erste kommerzielle Design -Tool, das mehrere PLD -Familien unterstützte. Die erste Veröffentlichung war für den IBM PC und die MS-DOS, aber es wurde in der geschrieben C Programmiersprache Es könnte also auf zusätzliche Plattformen portiert werden.[8] Die assistierte Technologie wurde von Personal CAD Systems (P-CAD) im Juli 1985 übernommen. 1986 konnte das schematische Erfassungspaket von PCAD als Frontend für CUPL verwendet werden.[9] CUPL wurde später von logischen Geräten erworben und gehört jetzt im Besitz von Altium.[10] CUPL ist derzeit als integriertes Entwicklungspaket für Microsoft Windows verfügbar.[11]

Atmel -Veröffentlichungen kostenlos Wincupl (Ihre eigene Designsoftware für alle Atmel -Splds und CPLDs). Atmel wurde von Microchip erworben.

Abel

Daten I/O -Unternehmen veröffentlicht Abel Im April 1984. Das Entwicklungsteam war Michael Holley, Mike Mraz, Gerrit Barrere, Walter hell, Bjorn Freeman-Benson, Kyu Lee, David Pellerin, Mary Bailey, Daniel Burrier und Charles Olivier.

Die Daten -I/A -Produktlinie von Abel in ein EDA -Unternehmen namens Synario Design Systems und verkaufte 1997 Synario an Minc Inc. MINC konzentrierte sich auf die Entwicklung von FPGA -Entwicklungstools. Das Unternehmen schloss 1998 seine Türen und Xilinx erwarb einige der Vermögenswerte von MINC, einschließlich der Abel -Sprache und des Werkzeugsatzes. Abel wurde dann Teil der Xilinx Webpack Tool Suite. Jetzt besitzt Xilinx Abel.

Geräteprogrammierer

Beliebte Geräteprogrammierer enthalten Daten I/O -UnternehmenModell 60A Logic Programmer und Modell 2900.

Einer der ersten PAL -Programmierer war das strukturierte Design SD20/24. Sie hatten die Palasmsoftware integriert und mussten nur ein CRT-Terminal benötigten, um die Gleichungen einzugeben und die Sicherungsdiagramme zu betrachten. Nach dem Fusing konnten die Ausgänge des Kumpels verifiziert werden, wenn Testvektoren in die Quelldatei eingegeben würden.

Nachfolger

Nachdem MMI die 20-poligen PAL-Teile gelungen waren, wurden um 1978 eingeführt. AMD stellte den 24-poligen 22V10 PAL mit zusätzlichen Funktionen ein. Nach dem Kauf von MMI (ca. 1987) sponnen AMD einen konsolidierten Betrieb als Vantis aus, und dieses Geschäft wurde von erworben Gitter -Halbleiter im Jahr 1999.[12]

Altera führte 1983 den EP300 (First CMOS Pal) ein und wechselte später in das FPGA -Geschäft.

Gitter -Halbleiter stellte die vor Generische Array -Logik (Mädchen) Familie im Jahr 1985 mit funktionellen Äquivalenten der "V" -Serie -Freunde, die neu programmierbare Logikebenen basierend auf Eeprom (Elektrisch löschbare programmierbare schreibgeschützte Speicher) Technologie. Nationaler Halbleiter war ein zweite Quelle für Gallteile.

AMD Palce 16V8H-25JC

AMD führte eine ähnliche Familie namens Palce ein. Im Allgemeinen kann ein Gal -Teil in der Lage sein, als jedes der ähnlichen Familienpumpelgeräte zu funktionieren. Zum Beispiel kann das 16 -V -Gall in der Lage sein, die 16L8, 16H8, 16H6, 16H4, 16H2 und 16R8 (und viele andere) zu ersetzen.

IKT (International CMOS Technology) führte 1986 den Peel 18CV8 ein. Der 20-polige CMOS-EEPROM-Teil könnte anstelle eines der bipolaren Kumpels der registrierten bipolaren Kumpels verwendet werden und viel weniger Strom verbraucht.

Programmierbare Logikgeräte größerer Maßstäbe wurden von eingeführt von Atmel, Gitter -Halbleiter, und andere. Diese Geräte erweiterten die PAL -Architektur, indem sie mehrere Logikebenen und/oder Logik -Makrozellen innerhalb der Logikebene (en) begraben haben. Der Begriff komplexes programmierbares Logikgerät (CPLD) wurde eingeführt, um diese Geräte von ihren Kumpel- und Gal -Vorgängern zu unterscheiden, die dann manchmal als als bezeichnet wurden einfache programmierbare Logikgeräte (Splds).

Ein weiteres großes programmierbares Logikgerät ist das Feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA). Dies sind derzeit Geräte[wenn?] hergestellt von Intel (wer erwarb Altera) und Xilinx und andere Halbleiterhersteller.

Siehe auch

Andere Arten von programmierbaren Logikgeräten:

Aktuelle und ehemalige Hersteller programmierbarer Logikgeräte:

Aktuelle und ehemalige Hersteller von PAL -Geräteprogrammierern:

Verweise

  1. ^ "Monolithische Erinnerungen geben an: eine Revolution im Logikdesign". Elektronisches Design. Rochelle, NJ: Hayden Publishing. 26 (6): 148b, 148c. 18. März 1978. Einführungswerbung für PAL (programmierbare Array -Logik).
  2. ^ Monolithic Memories, Inc (MMI) beantragte am 13. April 1978 eine Arbeitsmarke für den Begriff "Kumpel" zur Verwendung in "programmierbaren Halbleiterlogikkreisen" Die Verwendung des Begriffs Pal im Handel fand am 21. Februar 1978 statt. Die Marke wird derzeit von der Lattice Semiconductor Corporation in Hillsboro, Oregon, gehalten. Quelle: Online -Datenbank für Patent- und Markenbüros der Vereinigten Staaten.
  3. ^ Birkner, John (16. August 1978). "Random-Logic-Komplexität reduzieren". Elektronisches Design. Rochelle, NJ: Hayden Publishing. 26 (17): 98–105.
  4. ^ Tibpal 16R8-15C Datenblatt (PDF). Dallas TX: Texas Instruments. April 2000 [Februar 1984]. "Diese Impact Circuits kombinieren die neueste fortschrittliche Schottky-Technologie mit niedriger Leistung mit bewährten Titan-Tam-Zulassungen, um zuverlässige Hochleistungs-Ersatzstoffe für herkömmliche TTL-Logik bereitzustellen." Ti war ein zweiter Quellanbieter für die MMI -Freunde.
  5. ^ a b Birkner, John M.; Coli, Vincent J. (1983). PAL programmierbares Array -Logikhandbuch (3. Aufl.). Monolithische Erinnerungen, Inc.
  6. ^ Ampal 22V10 Erweiterte Informationen. Sunnyvale CA: Erweiterte Mikrogeräte. Juni 1983. 04126a-plp. Hinweis: Dies ist das von AMD veröffentlichte Datenblatt, das bei der Einführung des Ampal 22V10 veröffentlicht wurde.
  7. ^ Alford, Roger C. (1989). Programmierlogische Designerhandbuch. Howard W. Sams. S. 14–15, 166–168. ISBN 0-672-22575-1. 1981 startete [Bob] Osann unterstützte Technologie zur Entwicklung von PLD -Support -Tools. Im September 1983 veröffentlichte PLD -Compiler des CUPL (Universal Compiler for Programable Logic), der 29 Geräte unterstützt.
  8. ^ "CUPL - Die universelle Sprache für programmierbare Logik" (PDF) (Pressemitteilung). San Jose, CA: Assisted Technology, Inc. 1983. Archiviert von das Original (PDF) Am 2013-10-29. Abgerufen 2013-08-10. Ein frühzeitiges Datenblatt für CUpl.
  9. ^ "Personal CAD -Systeme". Computerwelt. Framingham, MA: CW -Kommunikation. 19 (29): 97. 22. Juli 1985. ISSN 0010-4841.
  10. ^ US -Patent- und Markenbüro. Computersoftware "CUpl", nämlich Software zum Entwickeln und Kompilieren von Designs für programmierbare Logikgeräte sowie damit verbundene Benutzerhandbücher, die damit verteilt sind. Zuerst 1983 verwendet, Status aktiv. Seriennummer 76357007. Registrierungsnummer 2909461. Eigentümer: Altium Limited, Australien 3 Minna Close, Belrose NSW2085, Australien.
  11. ^ "Cubel ChipDesigner 5.0". Logische Geräte. August 2013. archiviert von das Original am 29. Mai 2015.
  12. ^ "Gitter -Semiconductor erwirbt Vantis Corp. von AMD". EE mal. 26. April 1999. Abgerufen 13. Mai, 2015.

Weitere Lektüre

Bücher
Datenbank
Spezifikationen
  • Standard -Datenübertragungsformat zwischen Datenvorbereitungssystem und Programmierer für programmierbare Logikgeräte; JEDEC Standard JESD3-C; JEDEC; Juni 1994.