復雜可編程邏輯器件

邏輯器件可分為兩大類 - 固定邏輯器件和可編程邏輯器件。 一如其名，固定邏輯器件中的電路是永久性的，它們完成一種或一組功能 - 一旦制造完成，就無法改變。 另一方面，可編程邏輯器件(PLD)是能夠為客戶提供范圍廣泛的多種邏輯能力、特性、速度和電壓特性的標準成品部件 - 而且此類器件可在任何時間改變，從而完成許多種不同的功能。

對于固定邏輯器件，根據(jù)器件復雜性的不同，從設計、原型到最終生產(chǎn)所需要的時間可從數(shù)月至一年多不等。 而且，如果器件工作不合適，或者如果應用要求發(fā)生了變化，那么就必須開發(fā)全新的設計。 設計和驗證固定邏輯的前期工作需要大量的"非重發(fā)性工程成本"，或NRE。 NRE表示在固定邏輯器件最終從芯片制造廠制造出來以前客戶需要投入的所有成本，這些成本包括工程資源、昂貴的軟件設計工具、用來制造芯片不同金屬層的昂貴光刻掩模組，以及初始原型器件的生產(chǎn)成本。 這些NRE成本可能從數(shù)十萬美元至數(shù)百萬美元。

對于可編程邏輯器件，設計人員可利用價格低廉的軟件工具快速開發(fā)、仿真和測試其設計。 然后，可快速將設計編程到器件中，并立即在實際運行的電路中對設計進行測試。 原型中使用的PLD器件與正式生產(chǎn)最終設備(如網(wǎng)絡路由器、ADSL調制解調器、DVD播放器、或汽車導航系統(tǒng))時所使用的PLD完全相同。 這樣就沒有了NRE成本，最終的設計也比采用定制固定邏輯器件時完成得更快。

?PLD的另一個關鍵優(yōu)點是在設計階段中客戶可根據(jù)需要修改電路，直到對設計工作感到滿意為止。 這是因為PLD基于可重寫的存儲器技術--要改變設計，只需要簡單地對器件進行重新編程。 一旦設計完成，客戶可立即投入生產(chǎn)，只需要利用最終軟件設計文件簡單地編程所需要數(shù)量的PLD就可以了。

可編程邏輯器件的兩種主要類型是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和復雜可編程邏輯器件(PLD)。 在這兩類可編程邏輯器件中，F(xiàn)PGA提供了最高的邏輯密度、最豐富的特性和最高的性能。 現(xiàn)在最新的FPGA器件，如Xilinx Virtex系列中的部分器件，可提供八百萬"系統(tǒng)門"(相對邏輯密度)。 這些先進的器件還提供諸如內建的硬連線處理器(如IBM Power PC)、大容量存儲器、時鐘管理系統(tǒng)等特性，并支持多種最新的超快速器件至器件(device-to-device)信號技術。 FPGA被應用于范圍廣泛的應用中，從數(shù)據(jù)處理和存儲，以及到儀器儀表、電信和數(shù)字信號處理等。

與此相比，PLD提供的邏輯資源少得多 - 最高約1萬門。 但是，PLD提供了非常好的可預測性，因此對于關鍵的控制應用非常理想。 而且如Xilinx CoolRunner系列PLD器件需要的功耗極低。

固定邏輯器件和PLD各有自己的優(yōu)點。 例如，固定邏輯設計經(jīng)常更適合大批量應用，因為它們可更為經(jīng)濟地大批量生產(chǎn)。 對有些需要極高性能的應用，固定邏輯也可能是最佳的選擇。

然而，可編程邏輯器件提供了一些優(yōu)于固定邏輯器件的重要優(yōu)點，包括:PLD在設計過程中為客戶提供了更大的靈活性，因為對于PLD來說，設計反復只需要簡單地改變編程文件就可以了，而且設計改變的結果可立即在工作器件中看到。

PLD不需要漫長的前置時間來制造原型或正式產(chǎn)品 - PLD器件已經(jīng)放在分銷商的貨架上并可隨時付運。 PLD不需要客戶支付高昂的NRE成本和購買昂貴的掩模組- PLD供應商在設計其可編程器件時已經(jīng)支付了這些成本，并且可通過PLD產(chǎn)品線延續(xù)多年的生命期來分攤這些成本。

PLD允許客戶在需要時僅訂購所需要的數(shù)量，從而使客戶可控制庫存。 采用固定邏輯器件的客戶經(jīng)常會面臨需要廢棄的過量庫存，而當對其產(chǎn)品的需求高漲時，他們又可能為器件供貨不足所苦，并且不得不面對生產(chǎn)延遲的現(xiàn)實。

PLD甚至在設備付運到客戶那兒以后還可以重新編程。 事實上，由于有了可編程邏輯器件，一些設備制造商至今正在嘗試為已經(jīng)安裝在現(xiàn)場的產(chǎn)品增加新功能或者進行升級。 要實現(xiàn)這一點，只需要通過因特網(wǎng)將新的編程文件上載到PLD就可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建出新的硬件邏輯。