什么是可编程逻辑
2013-02-26
什么是可编程逻辑？
在数字电子系统领域，存在三种基本的器件类型：存储器、微处理器和逻辑器件。存储器用来存储随机信息，如数据表或数据库的内容。微处理器执行软件指令来完成范围广泛的任务，如运行字处理程序或视频游戏。逻辑器件提供特定的功能，包括器件与器件间的接口、数据通信、信号处理、数据显示、定时和控制操作、以及系统运行所需要的所有其它功能。
固定逻辑与可编程逻辑
逻辑器件可分为两大类 – 固定逻辑器件和可编程逻辑器件。正如其命名一样，固定逻辑器件中的电路是永久性的，它们完成一种或一组功能 —— 一旦制造完成，就无法改变。另一方面，可编程逻辑器件（PLD）是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数的标准成品部件 —— 而且此类器件可在任何时间改变，从而完成许多种不同的功能。
对于固定逻辑器件，根据器件复杂性不同，从设计、原型到最终生产所需要的时间可从数月至一年多不等。而且，如果器件工作不合适，或者如果应用要求发生了变化，那么就必须开发全新的设计。设计和验证固定逻辑的前期工作需要大量的NRE成本。NRE代表在固定逻辑器件最终从芯片制造厂制造出来以前客户需要投入的所有成本，这些成本包括工程资源、昂贵的软件设计工具、用来制造芯片不同金属层的昂贵光刻掩膜组以及初始原型器件的生产成本。这些NRE成本可能从数十万美元至数百万美元。
与此相比，CPLD提供的逻辑资源少得多 —— 最高约1万门。但是，CPLD提供了非常好的可预测性，因此对于关键的控制应用非常理想。而且CPLD器件（如Xilinx CoolRunner? 系列）需要的功耗极低，并且价格低廉，从而使其对于成本敏感的、电池供电的便携式应用（如移动电话和数字手持助理）非常理想。
LD甚至在设备付运到客户那儿以后还可以重新编程。事实上，由于有了可编程逻辑器件，一些设备制造商现在正在尝试为已经安装在现场的产品增加新功能或者进行升级。要实现这一点，只需要通过因特网将新的编程文件上载到PLD就可以在系统中创建出新的硬件逻辑。
过去几年时间里，可编程逻辑供应商取得了巨大的技术进步，以致现在PLD被众多设计人员视为是逻辑解决方案的当然之选。能够实现这一点的重要原因之一是像赛灵思这样的PLD供应商是“无晶圆制造厂”企业，并不直接拥有芯片制造工厂，赛灵思将芯片制造工作外包给联华电子（UMC）和东芝，他们是芯片制造行业的领导厂商。这一策略使赛灵思可以集中精力设计新产品结构、软件工具和IP核心，同时还可以利用最先进的半导体制造工艺技术。先进的工艺技术在一系列关键领域为PLD提供了帮助：更快的性能、集成更多功能、降低功耗和成本等。目前赛灵思提供采用先进的90nm和65nm工艺生产的可编程逻辑器件，它们都是业界最领先的工艺。
结论
可编程逻辑的价值在于其缩短了电子产品制造商的开发周期以及帮助他们更快地将产品推向市场的能力。随着PLD供应商继续致力于在可编程逻辑器件中集成更多的功能、进一步降低成本并提高能够节约时间的IP核心的可用性，可编程逻辑一定会在数字设计人员中进一步普及开来。
实际上，近年来，PLD销售额的增长速度已经超过基于传统门阵列技术的固定逻辑器件的销售增长速度。而且，高性能FPGA现在已开始从采用最先进的标准单元技术制造的固定逻辑器件那儿赢得市场份额。
根据半导体行业联盟（SIA）提供的数据，可编程逻辑现在是半导体行业中增长最快的领域之一，在过去几年时间里，PLD的销售增长速度超过了整个半导体行业的平均销售增长速度。
来源 电能质量测试仪 http://www.hncsw.net/
在数字电子系统领域，存在三种基本的器件类型：存储器、微处理器和逻辑器件。存储器用来存储随机信息，如数据表或数据库的内容。微处理器执行软件指令来完成范围广泛的任务，如运行字处理程序或视频游戏。逻辑器件提供特定的功能，包括器件与器件间的接口、数据通信、信号处理、数据显示、定时和控制操作、以及系统运行所需要的所有其它功能。
固定逻辑与可编程逻辑
逻辑器件可分为两大类 – 固定逻辑器件和可编程逻辑器件。正如其命名一样，固定逻辑器件中的电路是永久性的，它们完成一种或一组功能 —— 一旦制造完成，就无法改变。另一方面，可编程逻辑器件（PLD）是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数的标准成品部件 —— 而且此类器件可在任何时间改变，从而完成许多种不同的功能。
对于固定逻辑器件，根据器件复杂性不同，从设计、原型到最终生产所需要的时间可从数月至一年多不等。而且，如果器件工作不合适，或者如果应用要求发生了变化，那么就必须开发全新的设计。设计和验证固定逻辑的前期工作需要大量的NRE成本。NRE代表在固定逻辑器件最终从芯片制造厂制造出来以前客户需要投入的所有成本，这些成本包括工程资源、昂贵的软件设计工具、用来制造芯片不同金属层的昂贵光刻掩膜组以及初始原型器件的生产成本。这些NRE成本可能从数十万美元至数百万美元。
与此相比，CPLD提供的逻辑资源少得多 —— 最高约1万门。但是，CPLD提供了非常好的可预测性，因此对于关键的控制应用非常理想。而且CPLD器件（如Xilinx CoolRunner? 系列）需要的功耗极低，并且价格低廉，从而使其对于成本敏感的、电池供电的便携式应用（如移动电话和数字手持助理）非常理想。
LD甚至在设备付运到客户那儿以后还可以重新编程。事实上，由于有了可编程逻辑器件，一些设备制造商现在正在尝试为已经安装在现场的产品增加新功能或者进行升级。要实现这一点，只需要通过因特网将新的编程文件上载到PLD就可以在系统中创建出新的硬件逻辑。
过去几年时间里，可编程逻辑供应商取得了巨大的技术进步，以致现在PLD被众多设计人员视为是逻辑解决方案的当然之选。能够实现这一点的重要原因之一是像赛灵思这样的PLD供应商是“无晶圆制造厂”企业，并不直接拥有芯片制造工厂，赛灵思将芯片制造工作外包给联华电子（UMC）和东芝，他们是芯片制造行业的领导厂商。这一策略使赛灵思可以集中精力设计新产品结构、软件工具和IP核心，同时还可以利用最先进的半导体制造工艺技术。先进的工艺技术在一系列关键领域为PLD提供了帮助：更快的性能、集成更多功能、降低功耗和成本等。目前赛灵思提供采用先进的90nm和65nm工艺生产的可编程逻辑器件，它们都是业界最领先的工艺。
结论
可编程逻辑的价值在于其缩短了电子产品制造商的开发周期以及帮助他们更快地将产品推向市场的能力。随着PLD供应商继续致力于在可编程逻辑器件中集成更多的功能、进一步降低成本并提高能够节约时间的IP核心的可用性，可编程逻辑一定会在数字设计人员中进一步普及开来。
实际上，近年来，PLD销售额的增长速度已经超过基于传统门阵列技术的固定逻辑器件的销售增长速度。而且，高性能FPGA现在已开始从采用最先进的标准单元技术制造的固定逻辑器件那儿赢得市场份额。
根据半导体行业联盟（SIA）提供的数据，可编程逻辑现在是半导体行业中增长最快的领域之一，在过去几年时间里，PLD的销售增长速度超过了整个半导体行业的平均销售增长速度。
来源 电能质量测试仪 http://www.hncsw.net/
