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FPGA即现场可编程门阵列,它是一种新型的可编程逻辑器件,通过设计,FPGA能够完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74系列芯片,都可以用FPGA的实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木,工程师可以通过传统的原理图输入法,或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。
FPGA是在PLA、PAL、GAL和CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。可编程逻辑器件发展历程大致如下:
1、可编程逻辑器件(PLD)是在20世纪70年代发展起来的,它的应用和发展不仅简化了电路设计,降低开发成本,提高了系统的可靠性,而且给数字系统设计的设计方式带来了革命性的变化。
最早的PLD是1970年制成的可编程只读存储器PROM。PROM由固定的与阵列和可编程的或阵列组成,采用熔丝工艺编程,只能写一次,不能擦除和重写。
2、可编程逻辑阵列(PLA)于20世纪70年代中期出现,它是由可编程的与阵列和可编程的或阵列组成的,但由于器件的资源利用率低,价格较贵,编程复杂,支持PLA的开发软件有一定难度,因而没有得到广泛应用。
3、可编程阵列逻辑器件(PAL)是1977年美国MMI公司(单片存储器公司)率先推出的,它由可编程的与阵列和固定的或阵列组成,采用熔丝编程方式,双极性工艺制造,器件的工作速度很高。但由于它的输出结构种类很多,设计很灵活,因而成为第一个得到普遍应用的可编程逻辑器件,如PAL16L8。
4、通用阵列逻辑(GAL)器件是1985年Lattice公司最先发明的可电擦写、可重复编程、可设置加密位的PLD。GAL在PAL的基础上,采用了输出逻辑宏单元形式(Output Logic Macrocell,OLMC)和E2PROM工艺结构。
5、复杂可编程逻辑器件(CPLD)是Lattice公司提出的在线可编程(ISP)技术以后,于20世纪80年代初出现的,CPLD采用E2PROM工艺制作,其典型器件有Altera的MAX7000系列,Xilinx的7000和9500系列等。
6、现场可编程门阵列(FPGA)器件则是Xilinx公司在1985年首家推出的,第一款产品是——XC2064,它是一种新型的高密度PLD,采用CMOS-SRAM工艺制作。
FPGA属于半定制电路,可随意定制内部逻辑的阵列,并且可以在用户进行即时编程,以修改内部的硬件逻辑,从而实现任意逻辑功能。
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