Dispositivos logicos programables

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S.E.P. D.G.E.S.T. S.E.S. INSTITUTO TECNOLOGICO DE CD. CUAUHTÉMOC



Reporte sobre:
Dispositivos lógicos programables, lenguajes de descripción de hardware(VHDL) PAL`S,GAL`S y FPGA`S



Cd. Cuauhtémoc, Chih., septiembre 2011

DIPOSITIVOSLÓGICOS PROGRAMABLES.
Introducción.

El Incremento de popularidad y de utilización de los dispositivos lógicos programables o PLDs está siguiendo un proceso solamente comparable al que hace algunos años acompañó a los microprocesadores. Los PLDs se utilizan en casi todos los nuevos equipos electrónicos de control, industriales, de consumo, de oficina, de comunicaciones, etc.
Desde finales de ladécada de los sesenta, los equipos electrónicos digitales se han construido utilizando circuitos integrados de función lógica fija, realizados en pequeña o mediana escala de integración. Para las realizaciones muy complejas que exigirían un número elevado de circuitos integrados (CI) de función fija, se utilizan circuitos diseñados a medida que sólo sirven para una aplicación. Son los llamados CIespecíficos a una aplicación o ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Por regla general, los ASICs los producen los fabricantes de CI con las especificaciones proporcionadas por el usuario.
Los equipos realizados con ASICs ocupan menos espacio, son más fiables, consumen menos energía y en grandes series resultan más baratos que los equipos equivalentes realizados con CI de función fija.Por otro lado, estos circuitos son muy difíciles de copiar.
Diferentes modalidades de ASICs son; los Circuitos a Medida (Full Custom), las Matrices de Puertas (Gate Arrays), las Células Normalizadas (Standard Cell) y los FPICs (Field Programmable Integrated Circuits); estos últimos son circuitos programables por el usuario final.

1. Clases de Dispositivos Lógicos Programables.
1.1. Circuitosintegrados a medida.

Los Circuitos Integrados a Medida (Full Custom), se diseñan a petición de un cliente para que resuelvan una determinada aplicación. Conllevan un alto coste de desarrollo y su empleo sólo se justifica para volúmenes de producción muy elevados. El tiempo necesario para la construcción de un CI a medida es considerable ya que puede oscilar de unos meses a unos años.

1.2.Matrices de puertas.

Las Matrices de puertas (Gate Arrays) son pequeños trozos de silicio pendientes de algún proceso de metalización que defina las conexiones entre un importante número de puertas o transistores que poseen en su interior. Las matrices de puertas proporcionan densidades superiores a las 100.000 puertas, con un aprovechamiento del 80 al 90 por 100 para los dispositivos pequeños ydel 40 por 100 para los grandes.
Los fabricantes de silicio ponen a disposición de sus potenciales clientes abundante documentación sobre estos Gate Arrays, con una serie de macros que pueden utilizar de forma inmediata y otras que pueden construirse ellos mismos. Los macros son agrupaciones de un número de células básicas que realizan funciones comunes como; sumadores; puertas NOT, AND, NAND, NORXOR, etc.; latches y flip-flops S-R, J-K, D; buffer; osciladores; registros, decodificadores, multiplexores, etc.
Junto a esta documentación, los fabricantes aportan un software que contabiliza el número de células básicas utilizadas por todas las macros, sugiere el Gate Array adecuado para la aplicación, calcula la potencia disipada por el Gate Array que alojará el diseño del cliente,proporciona información sobre los tiempos de propagación de las señales y permite verificar el funcionamiento del circuito.
Una vez superadas todas las etapas previas, el cliente envía la documentación generada al fabricante para que éste ultime los procesos de metalización y fabrique un primer prototipo. El diseño con Gate Arrays puede durar semanas o meses. Requiere un volumen alto de circuitos para...
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