Логический блок конфигурации

В этой статье будет представлен обзор цифровой электроники и конфигурационного логического блока. В нем будут рассмотрены основы цифровых схем и принципы их работы, а также различные типы логических блоков, которые можно использовать для создания более сложных конструкций.

Слово «цифровой» имеет множество определений, большинство из которых основано на концепции чего-то дискретного или прерывистого. В контексте электроники цифровые относятся к схемам, которые используют ограниченное количество уровней напряжения, обычно два: «низкий» и «высокий». Они соответствуют двоичным цифрам 0 и 1. Цифровые схемы распространены в компьютерном оборудовании, телекоммуникациях и других приложениях, где желательно иметь возможность отправлять информацию на большие расстояния с низким уровнем ошибок.

Аналоговые схемы, напротив, используют непрерывный диапазон уровней напряжения для представления информации. Они распространены в аудио- и видеоаппаратуре, где желательно воспроизводить полный диапазон уровней интенсивности звука или света.

Термин «логика» относится к способам объединения цифровых схем для выполнения сложных операций. Простейшая форма логики называется булевой логикой, в которой используются двоичные цифры 0 и 1 вместе с логическими операциями И, ИЛИ и НЕ. Существуют более сложные формы логики, например, используемые в компьютерных процессорах.

Логический блок — это участок цифровой схемы, выполняющий определенную логическую операцию. Самый простой тип логического блока — это вентиль, который выполняет логическую операцию над одним или несколькими входными сигналами для создания выходного сигнала. Логические блоки также могут состоять из более чем одного вентиля; например, мультиплексор — это тип логического блока, который состоит из нескольких логических элементов, соединенных вместе определенным образом.

Примеры

Поскольку популярность цифровой электроники продолжает расти, важно понимать различные варианты конфигурации логических блоков. Вот два примера общих конфигураций логических блоков:

1. Конфигурация И: эта конфигурация обычно используется, когда необходимо присутствие двух входных сигналов, чтобы выходной сигнал был активным.
2. Конфигурация ИЛИ: Эта конфигурация обычно используется, когда необходимо присутствие любого из двух входных сигналов, чтобы выходной сигнал был активным.

Архитектура CLB:

Архитектура CLB представляет собой цифровую логическую конструкцию, в которой используется ряд конфигурируемых логических блоков (CLB) для реализации логических функций. Архитектура CLB используется во многих устройствах FPGA и CPLD. Каждый CLB содержит ряд логических элементов (LE), которые являются основными строительными блоками проекта. LE могут быть сконфигурированы для реализации любой булевой функции. Кроме того, каждый LE имеет триггер, который позволяет ему сохранять состояние реализуемой им логической функции.

Преимущество архитектуры CLB заключается в том, что она очень гибкая и может использоваться для реализации широкого спектра цифровых схем. Кроме того, LE можно перенастроить для изменения реализуемой ими функции, что упрощает модификацию или изменение поведения схемы.

Распределенная оперативная память:

Распределенное ОЗУ — это тип памяти, распределенной по всему логическому блоку. Этот тип ОЗУ используется для хранения данных и программ, необходимых логическому блоку. Преимущество использования распределенной оперативной памяти состоит в том, что к ней может обращаться любая часть логического блока.

Межблочные ресурсы:

Существует три основных типа цифровой электроники: настраиваемая логика, микропроцессоры и специализированные интегральные схемы (ASIC). Каждый тип цифровой электроники имеет свои сильные и слабые стороны.

Конфигурируемая логика является самым основным типом цифровой электроники. Конфигурируемые логические блоки можно комбинировать для создания более сложных схем. Микропроцессоры более сложны, чем конфигурируемые логические блоки, и могут выполнять более сложные задачи. ASIC являются наиболее сложным типом цифровой электроники и предназначены для решения конкретных задач.