Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 221
Текст из файла (страница 221)
8, можно быть спокойным, зная, что если обнаружагся ошибки или изменятся технические требования к проекту и потребуется более сложная внутренняя структура, то всегда можно перейти к ИС ХС95108 в том же самом корпусе и воспользоваться еше 36 макроячейками. На рис. 10 38 приведена блок-схема внутренней архитектуры типичной ИС тищ СРЫ) из семейства ХС9500. Ниже объясняется, что каждый внешний 1~О-вывод можно использовать в качестве входа, выхода или двунаправленного вывода в соответствии с тем, как запрограммировано устройство. Выводы, расположенные в нижней части рисунка, можно использовать также для тех или иных специальных целей.
На любой из трех выводов ЯСК можно подавать «общие тактовые сигналы»; как мы увидим позже, каждую макроячейку можно запрограммировать так, чтобы на нее поступал тактовый сигнал с выбранного входа. Один вывод ЯЗВ можно использовать для подачи сигнала «общая установка1сброс»; снова, каждую макроячейку можно запрограммировать так, чтобы с помощью этого сигнала производилась асинхронная предварительная установка или сброс. Наконец, на любой из двух или из четырех выводов ОТЯ (в зависимости от типа устройства) можно подавать сигнал, осуществляющий «общее управление третьим состоянием»; в каждой макроячейке можно выбрать один из этих сигналов для отпирания или запирания соответствующего выхода, когда выход макроячейки подключен к внешнему 11О-выводу 1008 Глава 10.
Память и микросхемы типа СРьО и РРЕА 1/О 1/О Ю Ю Ю 1/О Ю/0СК 1/О/088 НО/ег8 Рис. 10.38. Архитектура ИС типа СРСО семейства 9500 фирмы Хйпх На рисунке показаны только четыре функциональных блока, но архитектура семейства ХС9500 допускает наличие в ИС ХС95288 16 функциональных блоков. Независимо от особенностей микросхемы, входящей в состав этого семейства, на входы каждого функционального блока путем программирования переключающей матрицы подаются 36 сигналов. На входы переключающей матрицы поступают сигналы с 18 выходов макроячеек от каждого функционального блока и внешние входные сигналы с 1/О-выводов. Более подробно о том, как осуществляется коммутация в переключающей матрице, говорится а разделе 10.5.4. Кроме того, у каждого функционального блока есть 18 выходов, сигналы на которых проходят «мимо» переключающей матрицы, как показано на рис.
10.38, и поступают на блоки ввода/вывода. Это просто сигналы разрешения выхода для выходных каскадов блока ввода/вывода; эти сигналы действуют в том случае, когда выход макроячейки данного функционального блока подключен к внешнему 1/О-выводу. 1 0.5.2. Архитектура функционального блока Архитектура функционального блока семейства ХС9500 приведена на рис.
10.39. В программируемой матрице И имеется только 90 термов-произведений. По сравнению с такими ПЛУ как 16Ч8 и 22Ч10 у ИС типа ХС9500 и у большинства других ИС типа СРБП на одну макроячейку приходится меньшее число И-термоа. у ИС ХС9500 нх всего лишь 5, в то время как у микросхемы 16Ч8 — 8, а у микросхемы 22Ч10 — от 8 до16. Однако все не так плохо благодаря возможности распределения тврмсв-произведений (ргос/ис/-/вгт аПоса//оп) У микросхем серии 10.5. Интегральные схемы типа СРЬР 1009 ХС9500, как и у других ИС типа СРЬР, имеются распределители тердтов-произведений (ргойисьтегт ацосатогв), поэтому термы-произведения, не востребованные в одной макроячейке, можно использовать в других, соседних макро- ячейках того же функционального блока.
к переключающей матрице ООТ РТОЕ Рнс. 10.39. Архитектура функционального блока На рис. 10.40 представлена принципиальная схема распределителя термов-произведений и макроячейки ИС серии ХС9500. На этом рисунке прямоугольниками с именами 81 — 88 обозначены программируемые элементы, посредством которых сигналы, действующие на их входах, направляются на один из имеющихся у них выходов. Трапециевидные символы, обозначенные М1-М5, представляют собой программируемые мультиплексоры, которые подключают один из двух или четырех имеющихся у них входов к своему выходу. к маиюлчейил раололокенной выше от макрончейкн, раошможенной выше итотю. юшой блокам ода/ вода оот отсе отмакрончейки,раолшюжениойниже к макролчейке, раолололюнной ниже Рнс.
10.40. РаспРеделитель теРмов-пРоизведений и макРоачейка ИС серии ХС9500 1010 Глава 10. Память и микросхемы типа СРЕ0 и РРОА В левой части рисунка изображены 5 вентилей И, относящихся к данной макроячейке. Выходы каждого из них соединены с входами элементов, осуществляющих направление сигнала по тому или иному пути. С верхних выходов этих элементов термы-произведения поступают на вентиль 04 — главный вентиль ИЛИ данной макроячейки. Из сказанного можно заключить, что данной макроячейке доступны всего лишь пять термов-пронзведений.
Однако верхний, шестой вход вентиля 04 соединен с выходом другого вентиля ИЛИ (03), на который посту лают термы-произведения от макроячеек, расположенных выше и ниже данной макроячейки. Любые не используемые в данной макроячейке термы-произведения можно с помощью направляющих узлов 81-86 подать на входы объединяющего вентиля ИЛИ (Сз1), сигнал с выхода которого через элемент 88, в конце концов, может быть отправлен в макроячейку, расположенную выше, или в макроячейку, расположенную ниже.
Перед направлением в другую макроячейку эти термы-произведения можно с помощью элементов 86, 87 и 02 объединить с термами-произведениями макроячеек, расположенных выше нли ниже данной макроячейки. Таким образом, возможно «гирляндное подюпочение» термов-произведений через следующие одна за другой макроячейки для образования суммы, состоящей из большего числа произведений. В принципе, можно объединить и направить в одну макроячейку все 90 термов-произведений, имеющихся в данном функциональном блоке, хотя при этом 17 из! 8 макроячеек этого функционального блока останутся вообще без термов-произведеиий.
За передачу термов-произведений по гирляндной цепочке соединений приходится платить не только тем, что другие макроячейки лишаются своих термовпроизведений. При каждой «пересылке» терма-произведения вносится небольшая дополнительная задержка, которую можно минимизировать аккуратным размещением макроячеек, испытывиощих недостаток термов-произведений, так чтобы они оказались соседними с макроячейками, в которых используется мало термов-произведений.
Например, в макроячейке можно использовать 13 термовпроизведений с задержкой, вносимой только одной дополнительной пересылкой, при условии, что эта макроячейка расположена лзежду двумя макроячейками, в которых задействовано лишь по одному терму-произведению. ДВИЖЕНИЕ В ОДНУ СТОРОНУ При программировании данной макроячейки ИС типа ХС9500 обычно не отправляют терлгы-произведения по гирляндной цепочке соединений назад, то есть в том направлении, откуда они поступают. Например, если терм-произведение попадает на вход элемента 86 сверху, то мы можем использовать его на месте, направляя сигнал с входа 86 к вентилю 63, или передать его на вентиль 62, В последнем случае элемент 88 должен направить сигнал с выхода 62 к макроячейке„расположенной ниже; снова направлять терм-произведение в верхнюю макроячейку нет никакого смысла. Если бы элементы 86 и 86 данной макроячейки отправляли терм-произведение вверх, а элементы 87 и 86 верхней макроячейки направляли бы его вниз, то у нас возникло бы нежелательное зацикливание.
10.5. Интегральные схемы типа СРЕ0 1011 Третий вариант, когда сигнал появляется на среднем выходе какого либо и. элементов 31-35, служит для использования герма-произведения в качестве «специальной функции». Специальные функции — это подача сигнала на тактовый вход триггера, установка его в единичное состояние и сброс, а также управление вентилем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и разрешение выхода.
Обычно бодьшинство этих специальных функций не используется. Сердцевину макроячейки образует вентиль ИЛИ 64, на выходе которого возникает сумма всех выбранных термов-произведений, и вентиль ИСКЛЮЧАЮ- щЕЕ ИЛИ 65, на один из входов которого подается эта сумма произведений. Сигнал на другом входе вентиля 65 может быть равен 0 или 1, а также может быть термом-произведением в зависимости от того, что выбрано мультиплексором М1. При установке на этом входе вентиля 65 единицы, сумма произведений, поступающая с выхода вентиля 64, инвертируется, поэтому макроячейку можно сконфигурировать так, чтобы получить минимизированные логические выражения любой полярности. Подача на этот вход терма-произведення полезна при построении счетчиков. Если терм-произведение принимает значение 1 в том случае, когда биты младших разрядов счетчика равны 1 и счет разрешен, а сигнал на выходе вентиля 64 выражает собой текущее значение бита в данном разряде счетчика, то бит в данном разряде счетчика инвертируется, как и должно происходить в счетчике.
Триггер макроячейки ЕЕ1 можно запрограммировать для работы в качестве О- триггера или в качестве Т-триггера с входом разрешения счета; последний вариант полезен при реализации счетчиков того или иного типа. С помощью мультиплексора М4 выбирается сигнал, подаваемый на тактовый вход триггера; этим сигналоги может быть один из четырех входных сигналов мультиплексора: один из трех общих тактовых сигналов на входах ИС или терм-произведение. На выбор последнего сигиаза в синхронных проектах наложен запрет, за исключением тщательно проработанных синхронизирующих устройств типа схемы, приведенной на рис. 8.111.
У триггера есть также входы асинхронной установки в единичное состояние и сброса. Выбор сигналов, подаваемых на эти входы, осуществляется мул ьтиплексорами М2 и М5. В большинстве случаев входы установки и сброса бывают соединены с общим входом установка/сброс данной ИС и используются только при начальном запуске системы. Однако по этим входам можно также получить доступ к ЗВ-защелке, у которой вход СЕК не используется. Кроме того, тактовым входом С1К и входами В или В можно воспользоваться в синхронизирующих устройствах так, как это сделано в схеме на рис.
8.111, но при этом нужно быть очень внимательным. В качестве выходного сигнала макроячейки О!!Т с помощью еще одного мультиплексора МЗ выбирается сигнал с выхода трип.ера или сигнал, поступающий на его вход данных. Выходной сигнал ООТ поступает на переключающую матрицу, где он может быть использован любой другой макроячейкой. Он может быть отправлен также к блокам ввода/вывода вместе с термом-произведеиием, выбранным элементом 55, который при необходимости, можно использовать как сигнал разрешения выхода РТОЕ. 1012 Глава 10. Память и микросхемы типа СРЕО и ЕРЕА 1 0.5.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
