Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf ·...

22
1121037 Dise˜ no L´ ogico page 1 Tema 5 - Fundamentos de dispositivos l´ ogicos programables Eduardo Rodr´ ıguez Mart´ ınez Departamento de Electr´onica Divisi´ on de Ciencias B´ asicas e Ingenier´ ıa Universidad Aut´ onoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco Email: [email protected] Sitio Web: http://kali.azc.uam.mx/erm/

Transcript of Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf ·...

Page 1: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

1121037 Diseno Logico page 1

Tema 5 - Fundamentos de dispositivos logicos programables

Eduardo Rodrıguez Martınez

Departamento de Electronica

Division de Ciencias Basicas e Ingenierıa

Universidad Autonoma Metropolitana

Unidad Azcapotzalco

Email: [email protected] Web: http://kali.azc.uam.mx/erm/

Page 2: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Contenido - Fundamentos de dispositivos logicos programables - (4.5 hrs.)

Tema 5

⊲ Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

FPGA

1121037 Diseno Logico page 2

1. Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

1.1 PLA y PAL.1.2 GAL y CPLD.

2. Arquitectura de un FPGA.3. Arreglos en lenguaje VHDL.

Page 3: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

⊲ PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 3

Los dispositivos logicos programables (PLDs por sus siglas eningles)

... fueron introducidos en los 70’s

... son circuitos integrados de proposito general

... permiten ser configurados en distintas formas paraimplementar diversos circuitos logicos

Page 4: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

⊲ PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 3

Los dispositivos logicos programables (PLDs por sus siglas eningles)

... fueron introducidos en los 70’s

... son circuitos integrados de proposito general

... permiten ser configurados en distintas formas paraimplementar diversos circuitos logicos

Page 5: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

⊲ PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 3

Los dispositivos logicos programables (PLDs por sus siglas eningles)

... fueron introducidos en los 70’s

... son circuitos integrados de proposito general

... permiten ser configurados en distintas formas paraimplementar diversos circuitos logicos

Page 6: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

⊲ PLA

PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 4

Los arreglos logicos programables (PLAs por sus siglas en ingles

... fueron los primeros PLDs introducidos al mercado

... pueden implementar cualquier funcion expresada comoproducto de sumas... son eficientes en cuanto al area que ocupan

Page 7: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

⊲ PLA

PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 4

Los arreglos logicos programables (PLAs por sus siglas en ingles

... fueron los primeros PLDs introducidos al mercado

... pueden implementar cualquier funcion expresada comoproducto de sumas... son eficientes en cuanto al area que ocupan

Page 8: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

⊲ PLA

PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 4

Los arreglos logicos programables (PLAs por sus siglas en ingles

... fueron los primeros PLDs introducidos al mercado

... pueden implementar cualquier funcion expresada comoproducto de sumas... son eficientes en cuanto al area que ocupan

Page 9: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

⊲ PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 5

La matriz logica programable (PAL por sus siglas en ingles)

... fue introducida en 1978 por la empresa Monolithic Memories

... remplaza los fusibles en el plano OR por ser dificiles de fabricarcorrectamente y reducir la velocidad de respuesta... compenza la reduccion en flexibilidad con su fabricacion endistintos tamanos... puede ofrecer caracterısticas adicionales mediante lasmacroceldas (figura del lado derecho)

Page 10: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

⊲ PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 5

La matriz logica programable (PAL por sus siglas en ingles)

... fue introducida en 1978 por la empresa Monolithic Memories

... remplaza los fusibles en el plano OR por ser dificiles de fabricarcorrectamente y reducir la velocidad de respuesta... compenza la reduccion en flexibilidad con su fabricacion endistintos tamanos... puede ofrecer caracterısticas adicionales mediante lasmacroceldas (figura del lado derecho)

Page 11: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

⊲ PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 5

La matriz logica programable (PAL por sus siglas en ingles)

... fue introducida en 1978 por la empresa Monolithic Memories

... remplaza los fusibles en el plano OR por ser dificiles de fabricarcorrectamente y reducir la velocidad de respuesta... compenza la reduccion en flexibilidad con su fabricacion endistintos tamanos... puede ofrecer caracterısticas adicionales mediante lasmacroceldas (figura del lado derecho)

Page 12: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

⊲ PAL

GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 5

La matriz logica programable (PAL por sus siglas en ingles)

... fue introducida en 1978 por la empresa Monolithic Memories

... remplaza los fusibles en el plano OR por ser dificiles de fabricarcorrectamente y reducir la velocidad de respuesta... compenza la reduccion en flexibilidad con su fabricacion endistintos tamanos... puede ofrecer caracterısticas adicionales mediante lasmacroceldas (figura del lado derecho)

Page 13: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

⊲ GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 6

Los arreglos logicos genericos (GALs por sus siglas en ingles)

... tienen las mismas propiedades que los PALs pero pueden serborrados y reprogramados... utilizan fusibles reprogramables implementados con tecnologıaEECMOS (electrically erasable complementarymetal-oxide-semiconductor)

Page 14: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

⊲ GAL

CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 6

Los arreglos logicos genericos (GALs por sus siglas en ingles)

... tienen las mismas propiedades que los PALs pero pueden serborrados y reprogramados... utilizan fusibles reprogramables implementados con tecnologıaEECMOS (electrically erasable complementarymetal-oxide-semiconductor)

Page 15: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

⊲ CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 7

Los dispositivos logicos programables complejos (CPLDs por sus siglas en ingles)

... contienen varios bloques logicos que se pueden conectar mediante fusiblesprogramables... tambien incluyen macroceldas a las salidas del plano OR con bufferstri-estado que permiten que cada patilla se configure como entrada o salida... desperdician macroceldas cuando la patilla es usada como entrada... son programados con metodos ISP (del ingles In-system programming)

Page 16: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

⊲ CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 7

Los dispositivos logicos programables complejos (CPLDs por sus siglas en ingles)

... contienen varios bloques logicos que se pueden conectar mediante fusiblesprogramables... tambien incluyen macroceldas a las salidas del plano OR con bufferstri-estado que permiten que cada patilla se configure como entrada o salida... desperdician macroceldas cuando la patilla es usada como entrada... son programados con metodos ISP (del ingles In-system programming)

Page 17: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

⊲ CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 7

Los dispositivos logicos programables complejos (CPLDs por sus siglas en ingles)

... contienen varios bloques logicos que se pueden conectar mediante fusiblesprogramables... tambien incluyen macroceldas a las salidas del plano OR con bufferstri-estado que permiten que cada patilla se configure como entrada o salida... desperdician macroceldas cuando la patilla es usada como entrada... son programados con metodos ISP (del ingles In-system programming)

Page 18: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

⊲ CPLD

FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 7

Los dispositivos logicos programables complejos (CPLDs por sus siglas en ingles)

... contienen varios bloques logicos que se pueden conectar mediante fusiblesprogramables... tambien incluyen macroceldas a las salidas del plano OR con bufferstri-estado que permiten que cada patilla se configure como entrada o salida... desperdician macroceldas cuando la patilla es usada como entrada... son programados con metodos ISP (del ingles In-system programming)

Page 19: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

⊲ FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 8

Los arreglos de compuertas programables in-situ (FPGAs por sus siglasen ingles)

... tienen una densidad mayor que los CPLDs (>> 10, 000

compuertas)... no contienen compuertas, sino bloques logicos que soninterconectados mediante fusibles reconfigurables... manejan, en su mayorıa, LUTs (del ingles Look-Up Tables) comobloque logico, los cuales vienen en varios tamanos y son capaces deimplementar funciones logicas.

Page 20: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

⊲ FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 8

Los arreglos de compuertas programables in-situ (FPGAs por sus siglasen ingles)

... tienen una densidad mayor que los CPLDs (>> 10, 000

compuertas)... no contienen compuertas, sino bloques logicos que soninterconectados mediante fusibles reconfigurables... manejan, en su mayorıa, LUTs (del ingles Look-Up Tables) comobloque logico, los cuales vienen en varios tamanos y son capaces deimplementar funciones logicas.

Page 21: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

⊲ FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 8

Los arreglos de compuertas programables in-situ (FPGAs por sus siglasen ingles)

... tienen una densidad mayor que los CPLDs (>> 10, 000

compuertas)... no contienen compuertas, sino bloques logicos que soninterconectados mediante fusibles reconfigurables... manejan, en su mayorıa, LUTs (del ingles Look-Up Tables) comobloque logico, los cuales vienen en varios tamanos y son capaces deimplementar funciones logicas.

Page 22: Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programableskali.azc.uam.mx/erm//Media/Tema_5.pdf · Tema 5 - Fundamentos de dispositivos lo´gicos programables Eduardo Rodr´ıguez

Tecnologıa basica de dispositivos logicos programables.

Tema 5

Contenido

PLD

PLA

PAL

GAL

CPLD

⊲ FPGA

Tema 5 Fundamentos de PLDs page 9