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Lógica Programável

Lógica Programável. PTC2527 – EPUSP - 200 6 Guido Stolfi. Especializações dos Circuitos Lógicos. RAM. A/D. CPU. D/A. ROM. “GLUE LOGIC”. POWER. PERIFÉRICOS. Lógica Discreta (SSI - MSI). Baixa Densidade Alto Consumo Baixa Confiabilidade Baixo Desempenho

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Presentation Transcript

  1. Lógica Programável PTC2527 – EPUSP - 2006 Guido Stolfi

  2. Especializações dos Circuitos Lógicos RAM A/D CPU D/A ROM “GLUE LOGIC” POWER PERIFÉRICOS

  3. Lógica Discreta (SSI - MSI) • Baixa Densidade • Alto Consumo • Baixa Confiabilidade • Baixo Desempenho • Diversidade de Ítens em Estoque

  4. Consumo, Desempenho, Confiabilidade Elementos Parasíticos Materiais diferentes Soldas Terminal Terminal Buffer Buffer Lógica

  5. Lógica Integrada "Custom" (LSI) • Alto Custo Inicial • Longo Tempo de Desenvolvimento • Projeto inalterável a posteriori • Fornecedor único

  6. Lógica Programável • Alta Velocidade • Alta Densidade • Baixo Consumo • Facilidade de Projeto • Baixo "Time to Market" • Possibilidade de Alterações Posteriores no Projeto • Inviolabilidade do Projeto

  7. Dispositivos de Lógica Programável (PLD) • PROM (Programmable Read-Only Memory) • PAL (Programmable Array Logic) • EPLD (Eraseable Programmable Logic Device) • EEPLD (Electrically Eraseable PLD) • CPLD (Complex PLD) • FPGA (Field Programmable Logic Array)

  8. Lógica com Memórias PROM • Tabela Verdade PROM Saídas (Dados) Entradas (Endereços)

  9. Estrutura de uma PROM Matriz OR (Programável) Saídas Matriz AND (Fixa) Entradas

  10. Estrutura de uma PAL Matriz OR (Fixa) Saídas Matriz AND (Programável) Entradas

  11. Bloco Lógico de uma PAL Combinatória Saída Entradas Realimentação

  12. PAL Sequencial (c/ Flip-Flop)

  13. Elemento Programável com Fusível (PAL)

  14. Elemento Programável com MOSFET de Porta Flutuante (EPLD)

  15. Elemento Programável com RAM (FPGA)

  16. Topologia (“Floorplan”) de um Dispositivo de Lógica Programável

  17. Célula Lógica de uma EPLD

  18. Bloco de Entrada / Saída de uma EPLD

  19. Interconexões entre Blocos

  20. EPLD de Alto Desempenho

  21. EPLD x FPGA • Vantagens da EPLD • Não volátil (Pronta ao ligar) • Segurança do projeto • Imunidade a interferências • Vantagens da FPGA • Maior densidade • Menor custo (fabricação e teste) • Maior flexibilidade

  22. FPGA com Blocos de Memória RAM

  23. Bloco Lógico de uma FPGA

  24. Bloco de E/S de uma FPGA

  25. Terminação para E/S Desbalanceada

  26. Padrões de Interfaces Digitais

  27. Terminação Balanceada (LVDS)

  28. Roteamento de Sinais na FPGA

  29. Distribuição de Clock

  30. Retardo Zero com Delay Lock Loop (DLL)

  31. Modelo de Atrasos de Propagação

  32. Atrasos Internos (Modo Combinatório)

  33. FPGA de Alto Desempenho

  34. Roteamento de Alto Desempenho

  35. Interface Serial Gigabit (1 ~10 Gb/s)

  36. Ferramentas de Desenvolvimento para PLD's Captura de Diagramas Esquemáticos (Interface Gráfica) Linguagem de Descrição de Hardware (Texto) Simuladores ISP (In System Programming)

  37. Interface JTAG – Joint Test Action Group

  38. Tendências para Lógica Programável Alta Complexidade ( > 1Milhão de Portas) Alta Velocidade (Clocks > 300 MHz) Integração de Macroblocos (RAM, PLL, DSP, CPU, Multiplicadores, ALUs, etc.) Diversos Padrões de I/O (LVCMOS, GTL, LVDS, etc.) Interfaces seriais (Gigabit, RocketIO, etc.) Programação por Setores Atualização Remota do Hardware

  39. Uso de Lógica Programável no Ciclo de Vida de um Projeto Protótipo (PLD) Cabeça de Série (PLD) Série Piloto (PLD) Pequenas Quantidades (PLD) Médias Quantidades (PLD) Grandes Quantidades (Custom LSI)

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