Що таке Гал (загальна логіка масиву)?Основна структура, особливості, переваги
2024-07-25 680

Загальна логіка масиву (GAL) - це тип технології, що використовується для створення гнучких та ефективних електронних конструкцій.Розроблений за допомогою старих технологій, що називається програмованою логікою масиву (PAL), GAL використовує передові технології, щоб бути екологічно чистішими та пристосовуваними.Ця стаття розглядає, що таке GAL, як вона побудована, що вона може зробити, та її переваги.Він також порівнює гелів з іншими подібними технологіями, такими як FPGAS & CPLDS, показуючи, де Gals найкраще працюють і де їм може бути недостатньо.Мета полягає в тому, щоб показати, як Gals вписуються в сучасну електроніку та роблять пристрої розумнішими та ефективнішими.

Каталог

Малюнок 1: Пристрій загальної логіки масиву (GAL)

Загальна логіка масиву (гал) пояснив

Generic Logic масиву (GAL) - це програмований логічний пристрій, заснований на програмованій логіці масиву (PAL).GALS використовує технологію електрично стирається CMOS (EECMOS), вдосконалюючи програмування та спрощення програмування.Це робить Gals універсальними в електроніці.

Пристрої Gal оснащені логічною коміркою логіки (OLMC).Цей компонент підвищує гнучкість та легкість у налаштуванні та модифікації логічних воріт.Він пропонує більшу пристосованість, ніж пристрої PAL, оскільки швидкі зміни дизайну прискорюють запуск продуктів та підвищення функціональності.

Технологія EECMOS у GALS підтримує екологічну стійкість, дозволяючи пристроям електрично стирати та перепрограмувати, зменшуючи електронні відходи.Широке тестування гарантує, що Gals є надійними та ефективними, відповідаючи вимогам до високопродуктивних та стійких електронних компонентів.

Загальна логіка масиву (гал) основна структура

Малюнок 2: Представлення пристрою GAL16V8

Загальна логіка масиву (GAL), така як модель GAL16V8, демонструє витонченість та адаптованість сучасних програмованих логічних пристроїв.Структура GAL16V8 призначена для задоволення різних складних цифрових потреб завдяки модульним, але інтегрованим компонентам.Кожен компонент відіграє стратегічну роль у функціональності та гнучкості пристрою.

Дизайн вхідних терміналів - GAL16V8 має вдосконалену вхідну систему з штифтами від 2 до 9, позначених як вхідні термінали.Кожен з цих восьми входів поєднується з буфером, який розбиває вхідні сигнали на два додаткові результати.Цей підхід з подвійним виводом підвищує вірність та цілісність сигналу, коли він входить до та масиву.Підтримуючи цілісність сигналу, GAL16V8 забезпечує надійну та точну обробку логічних функцій для систем, що залежать від точного маніпулювання сигналами.

Та конфігурація масиву - і масив - центральний компонент в архітектурі Гала.Розроблений для ефективного обробки складних логічних операцій.Він складається з восьми входів та виходів, кожен з яких виробляє два додаткові виходи, утворюючи матрицю з 32 стовпців.Вони подаються у вторинну стадію з восьми входів або воріт, що призводить до сітки 64 рядів.Ця структура створює програмовану матрицю з 2048 потенційними вузлами, кожен з яких налаштовується для виконання конкретних логічних функцій.Ця розширена матриця дозволяє високу гнучкість у програмуванні пристрою виконувати широкий спектр логічних операцій, від простих функцій решітки до складних обчислювальних алгоритмів.

Вихідну універсальність макросів - Кожен з восьми вихідних макро -одиниць, підключені до штифтів від 12 до 19, підкреслює адаптованість та функціональне багатство GAL.Ці блоки можна запрограмувати відповідно до будь -якої конфігурації виходу, типової для пристрою PAL, з розширеними параметрами налаштування.Ця програмованість дозволяє дизайнерам адаптувати логічні результати для задоволення конкретних потреб їхніх схем.

Точний час із системним годинником - Виділений системний годинник, підключений через PIN -код 1, необхідний для програм, що вимагають синхронізованих послідовних схем.Цей системний годинник подається безпосередньо в вхід годинного годинника D-FLOP кожного вихідного макро-одиниці.Таким чином, переконайтеся, що всі операції приурочені з точністю та послідовністю.Незважаючи на те, що ця функція підкреслює можливості GAL16V8 в синхронних операціях, відсутність підтримки асинхронних схем може обмежувати його застосування в середовищах, де потрібна гнучкість часу.

Ефективне управління державою виведення -Вихідний тридержавний клем управління розташований на штифті 11 і керує вихідним станом GAL16V8. Ця функція дозволяє розміщувати виходи у стані високого імпедансу, полегшуючи безшовну інтеграцію GAL в більш складні схеми ланцюга безризик перешкод сигналу.Цей механізм управління є цінним у налаштуваннях з мультипільними кашками, де різні компоненти повинні взаємодіяти без конфлікту.

Розширені функції

Розширений програмований логічний масив - Серце GAL Technology - це його програмований логічний масив, поєднуючи програмовані та ворота з фіксованими або воротами.Це дозволяє дизайнерам регулювати з'єднання, адаптуючи пристрій для конкретних логічних функцій.Ця адаптованість підтримує широкий спектр цифрових функцій.Зробити його універсальним та здатним вирішувати різноманітні логічні вимоги.

Динамічна і-або структура - GAL має структуру з декількома воріт, що ведуть у фіксовані або ворота.Конфігурація цих і воріт визначає складні логічні функції, які можуть виконувати GAL.Дизайнери використовують апаратні мови, такі як VHDL або Verilog для точного програмування.Це сприяє складній розробці логічних схем у програмованій рамці.

Широка програмованість - Широка програмованість GAL, через внутрішні з'єднання між та або або воротами, дозволяє дизайнерам встановлювати конкретні логічні операції.Розширені HDLS допомагають цій гнучкості, що дозволяє детальні та точні визначення функцій схеми, що підходять для ряду цифрових схем.

Комбінаційна реалізація логіки - Gal переважає у впровадженні комбінаційних логічних схем, де виходи безпосередньо залежать від поточних входів без елементів пам'яті.Це сприятливо для додатків, які потребують швидкої та прямої обробки та забезпечують швидкі часи реагування та надійні результати в завданнях у режимі реального часу.

Можливості програмування в системі - Gals Підтримує програмування в системі, що дозволяє оновлювати та модифікації безпосередньо в межах ланцюга під час фази розвитку.Ця функція підвищує гнучкість дизайну, скорочує час розробки та прискорює впровадження ринку продуктів.

Універсальність у програмах - Галісти пристосовані для різних застосувань, від прототипування до малого та середнього виробництва.Вони особливо корисні в проектах, що потребують конкретних логічних функцій - де проектування власної інтегрованої схеми (ІС) неможливо.Їх сектори з питань універсальності, такі як автомобільна, побутова електроніка та телекомунікації.

Поводження зі складністю низького та середнього діапазону - Незважаючи на те, що ефективно для складності низької та середньої діапазону, дівчата менш підходять для дуже складних систем порівняно з більш щільними пристроями, такими як FPGA.Це важливе значення для дизайнерів на основі складності проекту та потреб у виконанні.

Комплексні інструменти розвитку - Gals оснащені низкою інструментів розробки та HDL, необхідних для програмування, моделювання та перевірки систем на основі GAL.Ці інструменти впорядковують процес розробки.Таким чином, гарантія точності та ефективність у виробництві електронних пристроїв.

Низьке споживання електроенергії - Відомий при зниженому енергоспоживанням, GALS є вигідними у додатках, що чутливі до електроенергії.Вони сприяють збереженню енергії та розширення експлуатаційних термінів експлуатації на пристроях, що працюють на батареї.

Загальні програми

Малюнок 3: Цифрова логічна схема з використанням програмованого логічного пристрою GAL16V8

Загальна логіка

Розширений дизайн цифрового ланцюга

GALS використовуються в дизайні цифрових ланцюгів та виконують складні логічні функції, які раніше вимагали декількох пристроїв з фіксованою логікою.Ця здатність дозволяє отримати більш компактні та ефективні конструкції ланцюгів, зменшуючи сліди пристрою та підвищення продуктивності.Програмічність Gals дозволяє використовувати в декількох проектах без великих запасів, зниження витрат та збільшення гнучкості дизайну.Дизайнери можуть швидко реалізувати модифікації.

Розробка прототипу

У розробці прототипу GALS пропонують переваги з перепрограмантністю.Ця гнучкість прискорює цикл розробки прототипу, що дозволяє швидко перевірити функціональні можливості та швидше впровадити нові технології.Пристосованість GALS є цінною для розробників, що постійно ітерація та вдосконалення їх дизайну.

Системи управління

Гальси використовуються для управління системами, які керують машинами, транспортними засобами та іншим складним обладнанням.Ця точність та надійність сприятливі в таких галузях, як виробництво та автомобіль, де навіть незначні помилки можуть мати наслідки.

Схеми часу

Гелі корисні для схем часу для секторів, що потребують точних послідовностей часу, таких як телекомунікації та спеціалізоване промислове обладнання.Їх здатність підтримувати точність часу покращує цілісність системи, яка необхідна для точної синхронізації.

Автомобільні програми

У автомобільному секторі GALS керують функціями, починаючи від систем управління двигуном до розваг освітлення та транспортних засобів.Їх можливість обробляти складні логічні операції відповідає суворим вимогам автомобільної електроніки, що вимагає довговічності та високої продуктивності.Галісти збільшують функціональність транспортних засобів та досвід пасажирів.

Побутова електроніка

Гелі широко використовуються в побутовій електроніці, включаючи домашню техніку та ігрові консолі.Вони покращують продуктивність пристрою, керуючи різними функціями.Отже, гарантуйте оптимальну ефективність та включення розширених функцій.Пристосованість та функціональність GALS приводить до постійної інновації в побутовій електроніці.

Телекомунікації

У телекомунікаціях Gals ефективно маршрутить сигнали та керують трафіком даних.Їх програмованість дозволяє адаптувати до різних вимог про протоколи та обробку сигналів, підтримуючи надійні та гнучкі мережі зв'язку.

Промислова автоматизація

У промисловій автоматизації, Gals Control та оптимізувати виробничі лінії, робототехнічні озброєння та інші автоматизовані процеси.Їх надійність підвищує продуктивність та підвищує ефективність у виробничих установах.

Порівняльний аналіз

Польові запрограмовані масиви воріт (FPGA)

Малюнок 4: Основи FPGA

FPGA є більш складними, ніж загальні пристрої логіки масиву (GAL).Він має широкий спектр логічних воріт та налаштованих параметрів.Це дозволяє FPGA обробляти дуже складні конструкції та широкомасштабну інтеграцію, можливості того, що простіша структура Gals не підтримує.Крім того, FPGA забезпечують чудову гнучкість за допомогою програмованих взаємозв'язків та логічних блоків, здатних виконувати широкий спектр функцій.На відміну від цього, Gals, з фіксованою архітектурою та обмеженими перепрограмованими клітинами, краще підходять для прямих завдань.Розширена архітектура FPGA також призводить до більш високої продуктивності та придатності для високошвидкісних застосувань, порівняно з повільнішими можливостями Gals.Однак FPGA, як правило, постачається з більшими витратами та більшим споживанням електроенергії, що відображає їх розширені можливості.Тоді як GALS пропонують більш економічний та енергоефективний варіант для більш простих застосувань, де вартість та потужність потребують врахування.

Складні програмовані логічні пристрої (CPLDS)

Малюнок 5: Блок функціонування CPLDS

CPLDS об'єднує розрив між GALS & FPGA, пропонуючи більше складності, ніж GALS, але менше, ніж FPGA.Вони забезпечують більше логічних ресурсів у структурованій, але дещо гнучій архітектурі.CPLDS може керувати декількома складними логічними функціями одночасно з більш швидкими швидкостями, ніж GALS - що робить їх придатними для більш вимогливих додатків.Незважаючи на те, що вони споживають більше потужності, ніж GALS, CPLD є більш енергоефективними, ніж FPGA, забезпечуючи збалансований варіант з точки зору використання енергії.Це робить CPLD ідеальними для проектів, які перевищують здатність GALS, але не потребують високих інвестицій у ресурси, характерні для FPGA, комфортно вписуючись у ніші проміжної складності.

Програмована логіка масиву (PAL)

Малюнок 6: Програмована логіка масиву (PAL)

Програмовані пристрої логіки масиву (PAL), як правило, одноразові програмовані, що обмежує їх гнучкість, оскільки їх неможливо переналаштувати після програмування.Це робить PALS придатними для простих додатків, де конструкції ланцюгів не потребують модифікацій.На відміну від цього, Gals, використовуйте мови описів апаратних засобів для програмування, пропонують можливість реалізовувати та оновлювати більш складні логічні схеми за допомогою декількох перепрограмів.Це підвищує їх зручність у динамічних дизайнерських умовах, де необхідно задовольнити потреби, що розвиваються.Отже, друзі найкраще використовуються в додатках, які потребують простих, статичних логічних замін, тоді як GAL можуть обробляти більш складні конструкції завдяки їх перепрограмованому характеру.Це дозволяє їм розвиватися поряд із вимогами до застосування.

Програмовані логічні масиви (PLAS)

Малюнок 7: Програмовані логічні масиви (PLA)

Програмовані логічні масиви (PLA) пропонують високу гнучкість як за допомогою і або або ворота програмованими, що перевершує фіксовану та конфігурацію та програмовану або архітектуру, що спостерігається у друзів та подібних структурах у GALS.Як і друзі, PLA часто є одноразовими програмованими, що обмежує їх повторне використання.На відміну від цього, Gals можна запрограмувати кілька разів, забезпечуючи більшу гнучкість для модифікацій у міру розвитку вимог проекту.PLA є оптимальними для додатків, що потребують високо налаштованих логічних операцій та з'єднань.Незважаючи на те, що менш гнучкі, ніж ПЛА, Gals все ще ефективні для менш складних, але програмованих вимог до логічного ланцюга.Гальси пропонують практичне рішення у багатьох сценаріях, що не вимагають найвищих рівнів налаштування.

Переваги використання загальної логіки масиву

Пристрої Generic Logic (GAL) пропонують численні переваги в дизайні цифрових ланцюгів.Порівняно з традиційною логікою програмованого масиву (PAL), пристрої GAL виділяються за допомогою своїх розширених технологій та вищих функцій.

Гал-пристрої можна кілька разів стерти та перепрограмувати, на відміну від старих технологій на основі запобіжників, які дозволяють лише використовувати єдине використання.Побудований за допомогою стирливих технологій CMOS, GAL пристрої можуть пройти понад 100 циклів програмування та забезпечити розробникам значну гнучкість.Ця можливість дозволяє ітеративне вдосконалення та еволюцію електронних конструкцій, не потребуючи фізичних змін обладнання.Таким чином, зменшити витрати на відходи та розвиток.Ця перепрограмантність корисна в динамічних галузях з часто мінливими технологічними вимогами.

Налаштована вихідна структура макроцелла пристроїв GAL дозволяє індивідуальні електронні проектні рішення.Ця структура може імітувати різні конфігурації виходу пристрою PAL, що дозволяє одному GAL замінити кілька мікросхем у складних системах.Така конфігураційність спрощує апаратні вимоги, зменшує витрати на запаси та полегшує складність дизайну.Дизайнери системи можуть динамічно оптимізувати продуктивність та економічну ефективність, пристосовуючись до різних вимог проекту з легкістю.Ця гнучкість неоціненна для спеціальних конструкцій та додатків, що вимагають конкретних функціональних можливостей.

Гал -пристрої оснащені можливостями шифрування для захисту інтелектуальної власності та запобігання несанкціонованого доступу або дублювання конструкцій.У висококонкурентній галузі ця функція безпеки необхідна для підтримки переваги на ринку.Вставляючи безпеку безпосередньо в пристрій, GALS допомагає компаніям захищати свої інвестиції в розвиток та забезпечити їх інновації залишатися власними.

GAL пристроїв включає спеціальну зону зберігання для електронної маркування, яка може зберігати ідентифікаційні позначки та інші необхідні дані.Ця функція корисна для управління великими запасами та пристроями відстеження протягом масштабних процесів виробництва та розповсюдження.Електронні етикетки підвищують ефективність логістичної діяльності, покращують протоколи безпеки та гарантують дотримання галузевих стандартів, роблячи інформацію про пристрої легкодоступною та перевіркою.

Галісти пропонують підвищення енергоефективності порівняно з більш складними програмованими логічними пристроями.Їх менші споживання електроенергії сприяють енергозабезпеченим додаткам, сприяючи більш тривалому часовому автономному періоду в портативних пристроях та зменшуючи теплові напруги на системні компоненти.Ця ефективність покращує екологічні дані гал -пристроїв та покращує загальну довговічність продуктів, в яких вони використовуються.

Виклики та обмеження

Незважаючи на те, що загальні пристрої логіки масиву (GAL) пропонують переваги для різних додатків, вони також стикаються з певними обмеженнями, які можуть вплинути на їх придатність для складних або високопродуктивних проектів.

Обмежена складність та масштабованість - GAL пристроїв має фіксовану кількість логічних комірок та вхідних/вихідних штифтів, що обмежує складність ланцюгів, якими вони можуть керувати.Це архітектурне обмеження обмежує їх використання в розширених цифрових системах, що потребують широких логічних операцій або масштабованості.Для складних конструкцій, що потребують надійних логічних рішень, дизайнерам, можливо, доведеться використовувати кілька пристроїв GAL або перейти на більш здібні пристрої, такі як CPLDS або FPGA.Це може ускладнити процес проектування та збільшити витрати та час розробки в міру зростання складності та кількості компонентів.

Обмеження швидкості - Гал -пристрої, як правило, не відповідають експлуатаційній швидкості більш розширених програмованих логічних пристроїв через структурні обмеження та проблеми затримки в їх програмованих елементах.У високошвидкісних додатках, таких як обробка відео або високочастотна торгівля, повільніші показники дівчат можуть змусити дизайнерів вибирати більш швидкі альтернативи, які можуть бути дорожчими, але можуть відповідати необхідній швидкості обробки.

Проблеми споживання електроенергії -Хоча дівчата є більш ефективними, ніж FPGA, вони можуть бути не такими енергоефективними, як деякі новіші, низькі потужності CPLDS або спеціальні логічні схеми, оптимізовані для додатків, чутливих до живлення.

У таких програмах, як портативні або акумуляторні пристрої, більш високе використання потужностей GAL може бути недоліком та потенційно впливати на функціональність та експлуатаційну вартість.

Обмеження перепрограмування - Хоча дівчата перепрограмовані, вони мають кінцеву кількість циклів перепрограмування перед зносом від перепрограмування компрометує їх функціональність.

У динамічних секторах, що потребують постійних оновлень та модифікацій, таких як НДДКР, обмежена перепрограмування Gals може призвести до збільшення частоти заміни та пов'язаних з ними витрат.Зменшення практичної тривалості життя та економічності гелів.

Захоплення ризиків - Швидкий просування в технологіях PLD, таких як CPLDS & FPGA, постійно покращується в галузі ефективності та економічної ефективності, загрожує актуальності GAL Technologies.Ця тенденція може призвести до зниження доступності та підтримки GAL Technologies, створюючи проблеми з пошуку обладнання, забезпечення технічної підтримки та пошуку сумісних інструментів та програмного забезпечення.Це може стримувати потенційних нових користувачів та підштовхнути існуючі до переходу до більш сучасних технологій.

Проблеми з конструкціями масштабування - Завдяки обмеженим можливостям інтеграції, GALS може представляти виклики під час масштабування конструкцій для задоволення вимог більших, більш інтегрованих систем.Для проектів, що потребують високої масштабованості, дизайнери можуть віддавати перевагу таким рішенням, як FPGA або System-On-Chip (SOC), які пропонують більше інтеграції та можуть ефективніше обробляти складні завдання без логістичних та технічних обмежень, що створюються GALS.

Висновок

Пристрої Generic Logic (GAL) чудово підходять для багатьох електронних проектів, оскільки їх можна запрограмувати багато разів, є економічно вигідними, і корисні для навколишнього середовища.Хоча вони дуже корисні для широкого спектру завдань, вони мають деякі обмеження в обробці дуже складних систем.Однак дівчата все ще дуже важливі для того, щоб зробити все, від простих таймерів до складних автомобілів та комунікаційних пристроїв.Незважаючи на те, що технологія постійно змінюється, Gals все ще відіграють ключову роль сьогодні, особливо коли потрібно зменшити витрати та заощадити енергію.Знання того, що Gals може і не може робити, допомагає дизайнерам зробити кращий вибір у своїх проектах електроніки.

Часті запитання [FAQ]

1. Що відрізняє GAL від традиційних фіксованих логічних схем?

Пристрої Generic Logic (GAL) пропонують програму, на відміну від традиційних фіксованих логічних схем, обмежених конкретними функціями.Ця програмованість дозволяє одному GAL замінити кілька фіксованих логічних пристроїв.Таким чином, заощадження простору та зменшення складності обладнання в електронних конструкціях.

2. Як працює програмування GAL?

Програмування гал -пристроїв передбачає використання мови опису апаратних засобів, таких як VHDL або Verilog.Програмісти записують код для визначення бажаних логічних функцій для GAL.Потім цей код складається та завантажується в GAL через пристрій програмування.Процес налаштовує внутрішні та або ворота всередині GAL для виконання вказаних операцій.

3. Чи можна використовувати пристрої GAL для аналогових додатків?

Пристрої GAL призначені для цифрових додатків і не підходять для аналогових завдань.Вони керують цифровими сигналами за допомогою програмованих логічних воріт, які не здатні обробляти діапазон безперервного значення, необхідний для аналогових додатків.

4. Як Gals вирішують проблеми безпеки?

GAL -пристрої використовують шифрування для забезпечення запрограмованої логіки проти несанкціонованого доступу чи дублювання.Шифрування гарантує, що лише уповноважені особи можуть отримати доступ або змінювати конфігурацію GAL, тим самим захищаючи дизайн.