Программируемая логическая матрица

Схема, в которой соединения с массивами И и ИЛИ можно программировать, называется программируемой логической матрицей, ПЛМ (Programmable Logic Array, PLA). Структура такой схемы представлена на рис. А.41. Программируемые соединения должны быть спроектированы таким образом, чтобы при отсутствии соединения с заданным входом вентиля И схема вела себя так, словно на этот вход подано значение 1 (следовательно, вход не будет влиять на произведение, вычисляемое данным вентилем). Аналогичным образом, при отсутствии соединения с заданным входом вентиля ИЛИ этот вход не должен воздействовать на выход вентиля (как если бы на него было подано логическое значение 0).

Программируемые соединения могут быть реализованы разными способами. Один из них состоит в том, чтобы расплавить перемычки в тех точках, где соединения не требуются. Для этого через определенные точки пропускается сильный ток. Кроме того, можно использовать транзисторные переключатели, управляемые стираемыми элементами памяти.

Простая программируемая логическая матрица, показанная на рис. 4.2, может генерировать до четырех термов-произведений на основе трех входных переменных. С их помощью могут быть реализованы две выходные функции. Некоторые термы могут использоваться в нескольких функциях. В данном случае ПЛМ сконфигурирована для реализации двух функций:

f1= x1x2 + x1 + x3

f2= x1x2 + x1x3 + x3

Для этих функций достаточно четырех термов, так как два из них будут использоваться обеими функциями. Реальные же ПЛМ имеют гораздо большие размеры.

f1= x1x2 + x1 + x3

f2= x1x2 + x1x3 + x3

Рис. 4.2. Функциональная структура ПЛМ

Хотя представленная выше схема прекрасно отражает базовые принципы функционирования ПЛМ, для описания больших матриц она неудобна. В технической литературе суммы и произведения нескольких переменных обычно обозначают значками с одним символическим входом. Линия, ведущая к этому входу, помечается крестиком ´, указывающим на программируемое подключение. Это соглашение принято и для рис. 4.3, где приведена та же схема, что и на рис 4.2. В общем случае соединение может быть создано в любой точке пересечения вертикальной и горизонтальной линий, что позволяет реализовать разные функции заданных входных переменных.

Рис. 4.3. Упрощенная схема ПЛМ, показанной на рис.4.2

Структура ПЛМ очень эффективна с точки зрения занимаемой ею площади на чипе интегральной микросхемы. Поэтому подобные структуры часто используются для реализации управляющих схем на чипах процессоров. В таком случае желаемые подключения создаются на последней стадии производственного процесса, а не после его завершения.