Qu'est-ce que GAL (logique de tableau générique)?Structure de base, fonctionnalités, avantages
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Figure 1: Dispositif de logique de tableau générique (GAL)
Logique générique du tableau (GAL) expliqué
La logique de tableau générique (GAL) est un périphérique logique programmable basé sur la logique de tableau programmable (PAL).Les GAL utilisent la technologie CMOS (EECMOS) effaçable électriquement, améliorant la programmation et simplifiant la programmation.Cela rend les filles polyvalentes en électronique.
Les périphériques GAL présentent la macro-cellule de la logique de sortie (OLMC).Ce composant améliore la flexibilité et la facilité de configuration et de modification des portes logiques.Il offre une plus grande adaptabilité que les appareils PAL, car les changements de conception rapide accélèrent les lancements de produits et améliorent les fonctionnalités.
La technologie EECMOS dans GALS prend en charge la durabilité environnementale en permettant aux appareils d'être effacés et reprogrammés électriquement, réduisant les déchets électroniques.Des tests approfondis garantissent que les filles sont robustes et efficaces, répondant aux demandes de composants électroniques haute performance et durables.
Structure de base de la logique de tableau générique (GAL)
Figure 2: Représentations de l'appareil GAL16V8
La logique générique du tableau (GAL), comme le modèle GAL16V8, présente la sophistication et l'adaptabilité des dispositifs logiques programmables modernes.La structure du GAL16V8 est conçue pour répondre à divers besoins numériques complexes à travers ses composants modulaires mais intégrés.Chaque composant joue un rôle stratégique dans la fonctionnalité et la flexibilité de l'appareil.
Conception de terminal d'entrée - Le GAL16V8 a un système d'entrée raffiné avec des broches 2 à 9 désignées en bornes d'entrée.Chacune de ces huit entrées est associée à un tampon qui divise les signaux entrants en deux sorties complémentaires.Cette approche à double sortie améliore la fidélité et l'intégrité du signal lorsqu'elle entre dans le tableau et.En maintenant l'intégrité du signal, le GAL16V8 assure un traitement fiable et précis des fonctions logiques pour les systèmes qui dépendent d'une manipulation précise du signal.
Et configuration du tableau - Le Array est un élément central de l'architecture de Gal.Conçu pour gérer efficacement les opérations logiques complexes.Il se compose de huit entrées et sorties, produisant chacune deux sorties complémentaires, formant une matrice de 32 colonnes.Ceux-ci se nourrissent d'un stade secondaire de huit entrées ou de portes, ce qui résulte d'une grille de 64 rangées.Cette structure crée une matrice programmable avec 2048 nœuds potentiels, chacun configurable pour effectuer des fonctions logiques spécifiques.Cette vaste matrice permet une forte flexibilité dans la programmation de l'appareil pour exécuter un large éventail d'opérations logiques, des fonctions de déclenchement simples aux algorithmes de calcul complexes.
Sortie de la polyvalence de l'unité de macro - Chacune des huit unités de macro de sortie, connectées aux broches 12 à 19, met en évidence l'adaptabilité et la richesse fonctionnelle de Gal.Ces unités peuvent être programmées pour correspondre à toute configuration de sortie typique d'un périphérique PAL, avec des options de personnalisation améliorées.Cette programmabilité permet aux concepteurs d'adapter les sorties logiques pour répondre aux besoins spécifiques de leurs circuits.
Time de précision avec horloge système - Une horloge système dédiée connectée via la broche 1 est nécessaire pour les applications nécessitant des circuits séquentiels synchronisés.Cette horloge système alimente directement l'entrée d'horloge de bascule D de chaque unité de macro de sortie.Ainsi, assurez-vous que toutes les opérations sont chronométrées avec précision et cohérence.Bien que cette fonctionnalité souligne les capacités de Gal16v8 dans les opérations synchrones, le manque de support pour les circuits asynchrones peut limiter son application dans des environnements où la flexibilité de synchronisation est requise.
Gestion efficace de l'état de sortie - La borne de commande à trois états de sortie est située à la broche 11 et gère l'état de sortie de la GAL16V8.Cette cette caractéristique permet de placer les sorties dans un état à forte impédance, facilitant l'intégration transparente de la GAL dans des arrangements de circuits plus complexes sans lerisque d'interférence du signal.Ce mécanisme de contrôle est précieux dans les configurations multi-chip où divers composants doivent interagir sans conflit.
Fonctionnalités avancées
Tableau logique programmable avancé - Le cœur de la technologie GAL est son tableau logique programmable, combinant programmable et portes avec des portes fixes ou.Cela permet aux concepteurs d'ajuster les connexions, à l'adaptation de l'appareil pour des fonctions logiques spécifiques.Cette adaptabilité prend en charge un large éventail de fonctions numériques.Le rendre polyvalent et capable de gérer diverses exigences logiques.
Dynamique et structure - GAL dispose d'une structure avec plusieurs et des portes menant à des portes fixes ou.La configuration de celles-ci et des portes déterminent les fonctions logiques complexes que GAL peut exécuter.Les concepteurs utilisent des langages de description matérielle comme VHDL ou Verilog pour une programmation précise.Il facilite le développement de circuits logiques sophistiqués dans un cadre programmable.
Programmabilité étendue - La programmabilité étendue de Gal, grâce à des connexions internes entre les portes et et ou les portes, permet aux concepteurs de définir des opérations logiques spécifiques.Les HDL avancés aident cette flexibilité, permettant des définitions de fonctions de circuit détaillées et précises, adaptées à une gamme de circuits numériques.
Implémentation de la logique combinatoire - Gal excelle dans l'implémentation des circuits logiques combinatoires, où les sorties dépendent directement des entrées de courant sans éléments de mémoire.Ceci est favorable aux applications nécessitant un traitement rapide et direct et assurez des temps de réponse rapides et des performances fiables dans les tâches en temps réel.
Capacité de programmation dans le système - GALS prend en charge la programmation dans le système, permettant des mises à jour et des modifications directement dans le circuit pendant la phase de développement.Cette fonctionnalité améliore la flexibilité de la conception, réduit le temps de développement et accélère l'introduction du marché des produits.
Polyvalence entre les applications - Les filles sont adaptables à diverses applications, du prototypage à la production petite et moyenne.Ils sont particulièrement utiles dans les projets nécessitant des fonctions logiques spécifiques - où la conception d'un circuit intégré personnalisé (IC) n'est pas possible.Leurs secteurs de polyvalence en matière de bénéfice comme l'automobile, l'électronique grand public et les télécommunications.
Manipulation de la complexité de bas à milieu de gamme - Bien que efficace pour une complexité faible à milieu de gamme, les filles sont moins adaptées aux systèmes très complexes que pour les dispositifs plus denses comme les FPGA.Il s'agit d'une considération importante pour les concepteurs en fonction de la complexité du projet et des besoins de performance.
Outils de développement complets - Les filles sont livrées avec une gamme d'outils de développement et de HDL, requis pour la programmation, la simulation et la vérification des systèmes basés sur GAL.Ces outils rationalisent le processus de développement.Ainsi, garantissez la précision et l'efficacité de la production électronique de dispositifs.
Basse consommation énergétique - Connu pour une consommation d'énergie plus faible, les filles sont avantageuses dans les applications sensibles à la puissance.Ils favorisent la conservation de l'énergie et prolongent la durée de vie opérationnelle dans des appareils alimentés par batterie.
Applications communes
Figure 3: Circuit logique numérique à l'aide d'un périphérique logique programmable GAL16V8
Dispositifs de logique de tableau générique (GAL) Capacités avancées et aptitude aux tâches complexes sont évidentes dans les applications suivantes:
Conception avancée de circuits numériques
Les filles sont utilisées dans la conception de circuits numériques et effectuent des fonctions logiques complexes qui nécessitaient auparavant plusieurs périphériques à logique fixe.Cette capacité permet des conceptions de circuits plus compactes et efficaces, en réduisant les empreintes de dispositifs et en améliorant les performances.La programmabilité de Gals permet une utilisation dans plusieurs projets sans stocks approfondis, réduisant les coûts et augmentation de la flexibilité de conception.Les concepteurs peuvent rapidement implémenter des modifications.
Développement de prototypes
Dans le développement de prototypes, les GAL offrent des avantages avec leur reprogrammabilité.Cette flexibilité accélère le cycle de développement du prototype, permettant des tests rapides des fonctionnalités et une introduction plus rapide sur le marché des nouvelles technologies.L'adaptabilité des Gals est précieuse pour les développeurs itérant et améliorant constamment leurs conceptions.
Systèmes de contrôle
Les filles sont utilisées pour contrôler les systèmes qui gèrent les machines, les véhicules et autres équipements complexes.Cette précision et cette fiabilité sont favorables dans des industries comme la fabrication et l'automobile, où même les erreurs mineures peuvent avoir des conséquences.
Circuits de chronométrage
Les filles sont utiles dans les circuits de synchronisation pour les secteurs nécessitant des séquences de synchronisation précises, telles que les télécommunications et les équipements industriels spécialisés.Leur capacité à maintenir la précision du synchronisation améliore l'intégrité du système, ce qui est nécessaire pour une synchronisation précise.
Applications automobiles
Dans le secteur automobile, les GAL gèrent des fonctions allant des systèmes de contrôle du moteur aux divertissements d'éclairage et de véhicule.Leur capacité à gérer les opérations logiques complexes répond aux exigences strictes de l'électronique automobile, nécessitant une durabilité et des performances élevées.Gals augmente la fonctionnalité des véhicules et l'expérience des passagers.
Électronique grand public
Les filles sont largement utilisées dans l'électronique grand public, y compris les appareils électroménagers et les consoles de jeux.Ils améliorent les performances de l'appareil en gérant diverses fonctions.Par conséquent, garantit une efficacité optimale et incorporer des fonctionnalités avancées.L'adaptabilité et les fonctionnalités de GALS conduisent l'innovation continue dans l'électronique grand public.
Télécommunications
Dans les télécommunications, les GAL acheminent efficacement les signaux et la gestion du trafic de données.Leur programmabilité permet une adaptation à différents protocoles et exigences de traitement du signal, en prenant en charge les réseaux de communication robustes et flexibles.
L'automatisation industrielle
Dans l'automatisation industrielle, Gals Control et Optimiser les lignes de production, les bras robotiques et d'autres processus automatisés.Leur fiabilité améliore la productivité et améliore l'efficacité dans les paramètres de fabrication.
Analyse comparative
Tableaux de porte programmables sur le terrain (FPGA)
Figure 4: Bases FPGA
Les FPGA sont plus complexes que les dispositifs de logique de tableau générique (GAL).Il dispose d'une vaste gamme de portes logiques et d'options configurables.Cela permet aux FPGA de gérer des conceptions très complexes et une intégration à grande échelle, une capacité que la structure plus simple des filles ne prend pas en charge.De plus, les FPGA offrent une flexibilité supérieure grâce à des interconnexions programmables et des blocs logiques, capables d'exécuter un large éventail de fonctions.En revanche, les filles, avec leur architecture fixe et les cellules reprogrammables limitées, sont mieux adaptées aux tâches simples.L'architecture avancée des FPGA entraîne également des performances et une pertinence plus élevées pour les applications à grande vitesse, par rapport aux capacités plus lentes des filles.Cependant, les FPGA comportent généralement des coûts plus élevés et une plus grande consommation d'énergie, reflétant leurs capacités améliorées.Alors que les GAL offrent une option plus économique et économe en énergie pour des applications plus simples où les coûts et l'énergie sont nécessaires à considérer.
Dispositifs logiques programmables complexes (CPLD)
Figure 5: bloc fonction CPLDS
Les CPLD comblent l'écart entre les GAL et les FPGA, offrant plus de complexité que les GAL mais moins que les FPGA.Ils fournissent plus de ressources logiques dans une architecture structurée mais quelque peu flexible.CPLDS peut gérer plusieurs fonctions logiques complexes simultanément à des vitesses plus rapides que les GAL, ce qui les rend adaptés à des applications plus exigeantes.Bien qu'ils consomment plus de puissance que les GAL, les CPLD sont plus économes en énergie que les FPGA, offrant une option équilibrée en termes de consommation d'énergie.Cela rend les CPLD idéaux pour les projets qui dépassent la capacité des filles mais ne nécessitent pas l'investissement élevé des ressources typique des FPGA, s'adaptant confortablement dans les niches de complexité intermédiaire.
Logique de tableau programmable (PAL)
Figure 6: Logique du tableau programmable (PAL)
Les périphériques programmables de logique de tableau (PAL) sont généralement programmables uniques qui limitent leur flexibilité car ils ne peuvent pas être reconfigurés une fois programmés.Cela rend les copains adaptés aux applications simples où les conceptions de circuits ne nécessitent pas de modifications.En revanche, Gals, utilisez des langages de description matérielle pour la programmation, offrez la possibilité d'implémenter et de mettre à jour des circuits logiques plus complexes via plusieurs reprogrammes.Cela améliore leur convivialité dans les environnements de conception dynamique où les besoins en évolution doivent être satisfaits.Par conséquent, les copains sont mieux utilisés dans les applications nécessitant des remplacements logiques simples et statiques, tandis que les filles peuvent gérer des conceptions plus complexes en raison de leur nature reprogrammable.Cela leur permet d'évoluer aux côtés des exigences de l'application.
Tableaux logiques programmables (PLA)
Figure 7: tableaux logiques programmables (PLAS)
Les tableaux logiques programmables (PLA) offrent une forte flexibilité avec les Gates et / ou les portes programmables qui dépassent la configuration fixe et programmable ou l'architecture observée dans les copains et les structures similaires dans les filles.Comme les copains, les PLA sont souvent programmables uniquement qui limitent leur réutilisabilité.En revanche, les filles peuvent être programmées plusieurs fois, offrant une plus grande flexibilité pour les modifications à mesure que les exigences du projet évoluent.Les PLA sont optimaux pour les applications nécessitant des opérations logiques et des connexions hautement personnalisées.Bien que moins flexibles que les PLA, les GAL sont toujours efficaces pour des exigences de circuit logique moins complexes mais programmables.Les GALS offrent une solution pratique dans de nombreux scénarios qui ne demandent pas les niveaux de personnalisation les plus élevés.
Avantages de l'utilisation de la logique de tableau générique
Les appareils génériques de logique de tableau (GAL) offrent de nombreux avantages dans la conception de circuits numériques.Par rapport à la logique de tableau programmable traditionnelle (PAL), les appareils GAL se distinguent avec leur technologie de pointe et leurs fonctionnalités supérieures.
Les appareils GAL peuvent être effacés et reprogrammés électriquement plusieurs fois, contrairement aux anciennes technologies à base de fusibles qui ne permettent qu'une seule utilisation.Construit avec la technologie CMOS effacée, les appareils GAL peuvent subir plus de 100 cycles de programmation et offrir aux développeurs une flexibilité significative.Cette capacité permet le raffinement itératif et l'évolution des conceptions électroniques sans avoir besoin de modifications matérielles physiques.Ainsi, réduisez les coûts des déchets et du développement.Cette reprogrammabilité est bénéfique dans les industries dynamiques avec des exigences technologiques fréquemment changeantes.
La structure macrocell de sortie configurable des périphériques GAL permettent des solutions de conception électronique sur mesure.Cette structure peut émuler différentes configurations de la sortie d'un périphérique PAL, permettant à une seule fille de remplacer plusieurs puces dans des systèmes complexes.Une telle configurabilité simplifie les exigences matérielles, réduit les coûts d'inventaire et assouplit les complexités de conception.Les concepteurs de systèmes peuvent optimiser dynamiquement les performances et la rentabilité, en s'adaptant facilement aux exigences du projet.Cette flexibilité est inestimable pour les conceptions et applications de circuits personnalisés exigeant des fonctionnalités spécifiques.
Les appareils GAL sont livrés avec des capacités de chiffrement pour protéger la propriété intellectuelle et empêcher un accès non autorisé ou une duplication des conceptions.Dans une industrie hautement compétitive, cette caractéristique de sécurité est nécessaire pour maintenir l'avantage du marché.En incorporant la sécurité directement dans l'appareil, GALS aide les entreprises à protéger leurs investissements en développement et à garantir que leurs innovations restent propriétaires.
Les appareils GAL intègrent une zone de stockage dédiée pour l'étiquetage électronique qui peut stocker les marques d'identification et autres données nécessaires.Cette fonctionnalité est utile pour gérer de grands stocks et dispositifs de suivi à travers les processus de production et de distribution à grande échelle.Les étiquettes électroniques améliorent l'efficacité logistique, améliorent les protocoles de sécurité et l'adhésion à la garantie des normes de l'industrie en rendant les informations de dispositif facilement accessibles et vérifiables.
Les GAL offrent une efficacité électrique améliorée par rapport aux dispositifs logiques programmables plus complexes.Leur consommation d'énergie inférieure profite aux applications sensibles à l'énergie, contribuant à la durée de vie de la batterie plus longue dans des dispositifs portables et réduisant la contrainte thermique sur les composants du système.Cette efficacité améliore les références environnementales des appareils GAL et améliore la longévité globale des produits dans lesquels ils sont utilisés.
Défis et limitations
Bien que les appareils génériques de logique de tableau (GAL) offrent des avantages pour diverses applications, elles sont également confrontées à certaines limitations qui peuvent affecter leur aptitude aux projets complexes ou à haute performance.
Complexité et évolutivité limitées - Les dispositifs GAL ont un nombre fixe de cellules logiques et de broches d'entrée / sortie, limitant la complexité des circuits qu'ils peuvent gérer.Cette limitation architecturale restreint leur utilisation dans des systèmes numériques avancés nécessitant des opérations logiques approfondies ou une évolutivité.Pour les conceptions complexes qui ont besoin de solutions logiques robustes, les concepteurs peuvent avoir à utiliser plusieurs appareils GAL ou à passer à des appareils plus capables comme CPLDS ou FPGA.Cela peut compliquer le processus de conception et augmenter les coûts et le temps de développement à mesure que la complexité et le nombre de composants augmentent.
Limitations de vitesse - Les appareils GAL ne correspondent généralement pas à la vitesse opérationnelle des dispositifs logiques programmables plus avancés en raison de limitations structurelles et de problèmes de latence dans leurs éléments programmables.Dans des applications à grande vitesse telles que le traitement vidéo ou le trading haute fréquence, les performances plus lentes des GAL peuvent forcer les concepteurs à choisir des alternatives plus rapides, qui peuvent être plus coûteuses mais peuvent atteindre les vitesses de traitement requises.
Préoccupations de consommation d'énergie - Bien que les GAL soient plus économes en puissance que les FPGA, ils peuvent ne pas être aussi économes en énergie que certains CPLD plus récents et de faible puissance ou des circuits logiques dédiés optimisés pour les applications sensibles à la puissance.
Dans des applications telles que les appareils portables ou à batterie, la consommation d'énergie plus élevée peut être un inconvénient et potentiellement affectant les fonctionnalités et le coût opérationnel.
Limitations de reprogrammation - Bien que les filles soient reprogrammables, ils ont un nombre fini de cycles de reprogrammation avant que l'usure de la reprogrammation ne compromet leur fonctionnalité.
Dans les secteurs dynamiques nécessitant des mises à jour et des modifications continues, telles que la R&D, la capacité de reprogrammation limitée des GAL peut entraîner une augmentation de la fréquence de remplacement et des coûts associés.Réduire la durée de vie pratique et la rentabilité des filles.
Risques d'obsolescence - Les progrès rapides des technologies PLD comme CPLDS et FPGA, améliorent continuellement les performances et la rentabilité, menace la pertinence des technologies GAL.Cette tendance peut entraîner une diminution de la disponibilité et du support pour les technologies GAL, posant des défis dans l'approvisionnement en matériel, la sécurisation du support technique et la recherche d'outils et de logiciels compatibles.Cela pourrait dissuader les nouveaux utilisateurs potentiels et pousser ceux existants pour passer à des technologies plus contemporaines.
Défis avec les conceptions de mise à l'échelle - En raison de leurs capacités d'intégration limitées, les filles peuvent présenter des défis lors de la mise à l'échelle des conceptions pour répondre aux exigences des systèmes plus grands et plus intégrés.Pour les projets nécessitant une évolutivité élevée, les concepteurs pourraient préférer des solutions telles que les FPGA ou les technologies de système sur puce (SOC) qui offrent plus d'intégration et peuvent gérer plus efficacement les tâches complexes sans les contraintes logistiques et techniques posées par les filles.
Conclusion
Les appareils génériques de logique de tableau (GAL) sont idéaux pour de nombreux projets électroniques car ils peuvent être programmés à plusieurs reprises, sont rentables et sont bons pour l'environnement.Bien qu'ils soient très utiles pour une large gamme de tâches, ils ont quelques limites dans la gestion des systèmes très complexes.Cependant, les filles sont encore très importantes pour tout faire, des timeurs simples aux systèmes de voitures complexes et aux dispositifs de communication.Même si la technologie continue de changer, les filles jouent toujours un rôle clé aujourd'hui, surtout lorsque vous maintenez les coûts baissés et que l'économie d'énergie est nécessaire.Savoir ce que Gals peut et ne peut pas faire aide les concepteurs à faire de meilleurs choix dans leurs projets électroniques.
Questions fréquemment posées [FAQ]
1. Qu'est-ce qui différencie GAL des circuits logiques fixes traditionnels?
Les périphériques génériques de logique de tableau (GAL) offrent une programmabilité, contrairement aux circuits logiques fixes traditionnels qui sont limités à des fonctions spécifiques.Cette programmabilité permet à une seule fille de remplacer plusieurs dispositifs logiques fixes.Ainsi, économiser l'espace et réduire la complexité matérielle dans les conceptions électroniques.
2. Comment fonctionne la programmation GAL?
La programmation des périphériques GAL implique l'utilisation de langages de description matérielle comme VHDL ou Verilog.Les programmeurs écrivent du code pour définir les fonctions logiques souhaitées pour la GAL.Ce code est ensuite compilé et téléchargé sur la GAL via un périphérique de programmation.Le processus configure les portes internes et ou ou dans la GAL pour exécuter les opérations spécifiées.
3. Les appareils GAL peuvent-ils être utilisés pour les applications analogiques?
Les appareils GAL sont destinés aux applications numériques et ne conviennent pas aux tâches analogiques.Ils gèrent les signaux numériques via des portes logiques programmables qui sont incapables de gérer la plage de valeur continue requise pour les applications analogiques.
4. Comment les GAL traitent-ils les problèmes de sécurité?
Les appareils GAL utilisent le cryptage pour sécuriser la logique programmée contre l'accès ou la duplication non autorisés.Le chiffrement s'assure que seuls les individus autorisés peuvent accéder ou modifier la configuration de la fille, protégeant ainsi la conception.