Програмабилна логичка технологија

The Great Gildersleeve: Gildy's Campaign HQ / Eve's Mother Arrives / Dinner for Eve's Mother (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Програмабилна логичка технологија

Дигитални кругови


Питање 1

Дефинишите следеће акрониме који се односе на дигиталне логичке кругове:

АСИЦ
ПАЛ
ПЛА
ПЛД
ЦПЛД
ФПГА
Открити одговор Сакриј одговор

АСИЦ: интегрирани круг специфични за апликације
ПАЛ: Програмабилна логика арраи
ПЛА: програмабилни логички низ
ПЛД: програмабилни логички уређај
ЦПЛД: Комплексно програмабилно логично уређење
ФПГА: Фиелд-Программабле Арраи Гате

Питање за праћење: сада, коментаришу шта заправо значи свака од ових акронима, која превазилази само рецитовање дефиниције.

Напомене:

Постоји праве "абецедне супе" акронима у свету програмабилне дигиталне логике, а то су само неколико. Уношење у прецизно значење сваке акроним можда није најбоља употреба времена у одговору на ово питање, пошто постоји мали контекст у коме се разумију значења. Молим вас, немојте покушавати учинити оно што је толико техничких курсева, а то су ствари главе ученика са акроним дефиницијама занемаривања стварног разумијевања различитих технологија. Ово питање је намијењено само као отварање за детаљну дискусију о програмабилној логици, а не сама по себи!

Питање 2

Зашто би било ко користио програмабилне логичке уређаје (ПЛД, ПАЛ, ПЛА, ЦПЛД, ФПГА итд.) Уместо традиционалне "хард-вире" логике као што су НАНД, НОР, АНД и ОР врата "# 2"> Ревеал ансвер Хиде одговор

Допустићу вам да истражите ово!

Напомене:

Замолите ученике да делите где су пронашли своје податке о програмибилним уређајима и како су одредили предности и недостатке ове технологије у поређењу са хард-вире логиком.

Питање 3

Можда најједноставнији облик програмабилне логике је ПРОМ интегрисано коло, програмирано са специфичном таблом истине. Узмите на пример овај пример 256 × 1 ПРОМ:

Претпоставимо да смо жељели програмирати ову меморију ИЦ да дјелује као дигитални компаратор, излажући логично "високо" стање само када су два четворо-битна бинарна броја једнака:

Опишите шта ће таблица истине изгледати за податке које морамо програмирати у овај меморијски чип. Колико редова ће таблица истине имати "# 3"> Открити одговор Сакриј одговор

Ево трага: табела истине би имала само шеснаест редова са "1" излазом. Сви други редови ће бити програмирани са "0" излази!

Напомене:

Ово је пример табеле за тражење, при чему произвољни подаци програмирани у меморијском кругу испуњавају логичку функцију. Ако време дозвољава, разговарајте са својим ученицима о томе које друге врсте корисних логичких функција могу бити програмиране у ПРОМ чипу као што је овај.

Питање 4

Микроконтролери су микрокомпутери са једним чипом, који садрже језгро микропроцесора, меморију, И / О контролу и друге повезане компоненте неопходне да би систем постао самостални. Једноставно речено, микроконтролер прати секвенцијалне инструкције да неко уђе у своје меморије.

Програмабилни логички уређаји, међутим, су фундаментално различити од микроконтролера како у начину програмирања, тако и од начина функционисања након програмирања. Објасните шта су неке од ових разлика.

Открити одговор Сакриј одговор

За разлику од микроконтролера, програмабилни логички уређаји нису (нужно) секвенцијални уређаји: овај други делује као скуп логичких врата и других "примитивних" логичких елемената за директно имплементирање одређених логичких функција.

Напомене:

Разговарајте са ученицима о томе како су програмабилни логички уређаји примитивнији и директни уређаји од микроконтролера који су апстрактнији у поређењу са њима. Можда је најједноставнија разлика за разумевање у смислу везе између врата. У микроконтролеру, веза између њених конститутивних врата је фиксна; само софтвер (битови сачувани у меморији) се икада мењају. У програмабилном логичком уређају, то је као да директно кружите везе између својих конститутивних врата (колико их има или колико их је потребно), стварајући струјни круг одређивањем веза на "хардверу описног језика" (ХДЛ).

Питање 5

Најједноставније врсте програмабилних логичких ИЦ се зову ПЛДс (програмабилни логички уређаји), ПАЛ-ови (Программабле Арраи Логиц), ПЛАс (Программабле Логиц Арраи) и ГАЛс (Генериц Арраи Логиц). Док свака акроним представља мало другачију унутрашњу архитектуру дизајна, ови уређаји имају заједничку особину кориштења инвертора, И врата и ОР врата за имплементацију било које жељене комбинацијске логичке функције.

Објасните како је могуће генерирати било коју произвољну логичку функцију само са овим типовима врата (инвертер, АНД, ОР), без других. Који принцип или конвенција Боолове алгебре користи од ових уређаја?

Открити одговор Сакриј одговор

Са довољним бројем АНД, ОР и инвертерских капија, може се генерисати било који СОП или ПОС израз.

Напомене:

Ово питање захтева од ученика да размотре принципе како се СОП и ПОС изрази односе на табеле истине, и тиме објашњавају како се може извршити било која произвољна табела истине.

Питање 6

Неки програмабилни логички уређаји (као и ПРОМ меморијски уређаји) користе мале осигураче који су намерно "разгрнути" у специфичним обрасцима за представљање жељеног програма. Програмирање уређаја дувањем малих осигурача у себи носи одређене предности и недостатке - описати шта су неки од њих.

Открити одговор Сакриј одговор

Свакако, ускладиштени програм ће бити нестабилан, али ће то бити само за читање. Због тога се уређаји са програмираним осигурачима понекад називају ОТП ". (Допустићу вам да истражите шта та акроним значи.)

Напомене:

Занимљиво је напоменути да су неки програмабилни уређаји (на пример, Текас Инструментс ТИБПАЛ серије) направљени са "сигурносним осигурачем" унутар које спречава било кога од повратног инжењеринга програмираног чипа!

Питање 7

Заједнички термин који се користи за описивање унутрашњег рада програмабилног логичког уређаја је макроелектроник . Шта је, заправо, макроцел?

Открити одговор Сакриј одговор

Мацроцелл је колекција логичких врата и флип-флопа, спојена у једној јединици. ПЛД обично имају многе макроелектране, које се могу међусобно повезати да би се обликовале разне синхронске логичке функције.

Напомене:

Замолите ученике да вам покажу где су пронашли своје податке и да ли су могли да одреде колико је макроелева у типичном ПЛД.

Питање 8

Већина микрорачунара може извршити само један задатак (операција) истовремено. Они постижу илузију "вишеструких задатака" наизменично посвећујући време једном од неколико задатака на брз начин - неком врстом мултиплексирања рачунања. Са друге стране, већина програмабилних логичких уређаја може лако извршити више логичких операција истински истовремено. Објасните како је то могуће, док микропроцесор може учинити само једну ствар.

Открити одговор Сакриј одговор

Тајна је у програмирању: програмабилни логички уређаји су буквално "ожичени" програмима које пишете за њих, са хиљадама логичких елемената доступних за повезивање на готово било који начин који желите. Микропроцесори, с друге стране, имају фиксно ожичење које одговара секвенцама корака, а програм једноставно наводи ону секвенцу тих корака.

Напомене:

Разумевање разлике између микроконтролера и програмабилних логичких уређаја може бити тешко, поготово ако има ограничено искуство са оба (као што већина ученика ради). Сврха овог питања је да осветли овај често погрешно схваћен предмет, истовремено истичући важну особину програмабилне логике: истинску истовременост.

Основни принцип који желим да ученици виде од ових аналогија је да се микроконтролери и микропроцесори поново програмирају променом секвенце фиксних операција, док се програмабилни логички системи поново програмирају промјенљивим асоцијацијама између фиксних елемената.

Питање 9

Верилог и ВХДЛ су два популарна примера језика описа хардвера, који се користе при раду са програмабилном логиком. Објасните сврху таквог "језика". Шта значи техничару или инжењеру да "говори" тај језик и како се то "говори" стварним програмабилним чипом?

Открити одговор Сакриј одговор

Језик хардверског описа (ХДЛ) је текстуална конвенција за спецификацију међусобних повезивања програмабилног логичког уређаја. Текстуалне датотеке пишу људски програмер, а затим се "састављају" у форму коју програмабилни логички уређај може директно прихватити и користити.

Напомене:

Ако време дозвољава, можда ћете желети упоређивати и контраста у потпуности представљене језике као што су Верилог и ВХДЛ са више примитивних језика описа хардвера као што је АБЕЛ. У сваком случају, фајлови написани у ХДЛ-у имају за циљ да опишу међусобне везе доступних логичких елемената унутар програмабилног логичког уређаја.

Питање 10

Сличности и разлике између микроконтролорских система и програмабилних логичких уређаја могу се аналогно осветлити. Прочитајте следеће сценарије у којима се користе два различита решења за решавање заједничких проблема. За сваки сценарио, одредите које решење је аналогно микроконтролеру и које решење је аналогно програмабилном логичком уређају:

Пословни менаџер мора донијети одлуку о запошљавању: или ангажирати више стручњака за обављање различитих задатака (један задатак по особи), или ангажовати неколико широко обучених људи који могу добити нова упутства и / или обуку за пребацивање између различитих задатака по потреби.
Два тинкерера модификују клавир за аутоматско репродуковање кратких песама (без људског оператора). Први одлучује да направи уређај за "читач траке" сличан оном старог механичког клавирског плејера, где папирни листић који носи ударне рупице "прича" клавирским кључевима када ударати и по којим редоследу. Други одлучује да направи много једноставнији механизам секвенцирања, при чему се сваки кљуц на клавиру с лева на десно удари у секвенцу, правилно заказивање белешки у песми се уређује поновно повезивањем кључева са различитим чекићима унутар клавира.
Открити одговор Сакриј одговор

Први сценарио: запослени на широком нивоу = микроконтролер; специјалисти-квалификовани запослени = програмабилна логика.

Други сценарио: читач трака = микроконтролер; поновно повезивање кључева са чекићима = програмабилна логика.

Напомене:

Разумевање разлике између микроконтролера и програмабилних логичких уређаја може бити тешко, поготово ако има ограничено искуство са оба (као што већина ученика ради). Питања као што је ова, која од студената захтевају да испитају супротне аналогије, учи неке од принципа разликовања, а да не постану технички детаљи.

Основни принцип који желим да ученици виде од ових аналогија је да се микроконтролери и микропроцесори поново програмирају променом секвенце фиксних операција, док се програмабилни логички системи поново програмирају промјенљивим асоцијацијама између фиксних елемената.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →