1.3 从EDA的角度观察VLSI

  1.3.3 可编程逻辑器件

 80年代中期,出现了现场可编程门阵列器件(FPGA),其基本结构示于图1.13。图中每一逻辑模块都是可编程的同一结构的模块,简单地说,其规模类似于一个GAL,用它可实现一定的逻辑功能。图中所示的布线区也是可编程资源,可按照用户的要求连接各逻辑模块和I/O模块。显然,FPGA的集成度比GAL的集成度有很大的提高,可以在一个芯片内实现更复杂的逻辑。
 FPGA之所以能实现更复杂的逻辑,是因为通过可编程的布线区实现逻辑模块之间的相互连接,并使最后形成的逻辑层次数不受限制。这种连接线段是可增加的,连接线段的数目事前不可预估,因而总延迟时间也不可预估,是这种电路结构的缺点。
 大容量PLD中,除了FPGA之外,还有一种称作复杂可编程逻辑器件CPLD。它的逻辑模块规模更大,布线区也作了一些改进。现以Altera公司的产品为例,说明CPLD的结构(图1.14)。
 由图中看出,它的逻辑模块是一个逻辑阵列( Logic Array Block, LAB ),每个LAB中含16个宏单元(Macro Cell, MCell)。LAB与LAB之间的连接以及LAB与I/O单元之间连接通过快速通道实现,快速通道可视作全局性的可编程的连线资源。这种快速通道是遍历整个器件的连续布线通道(不同于某些FPGA器件中使用的分段走线结构),其延迟时间可以预估。