Apparecchi programmabili

Gli apparecchi programmabili sono circuiti integrati contenenti memoria interna o registri che possono essere configurati per facilitarne l'utilizzo. Molti dispositivi periferici possono essere considerati programmabili in quanto integrano registri interni per la configurazione mediante driver (ad esempio Ethernet MAC e controller PHY).

Molti microcontroller includeranno una memoria interna programmata per mantenere il software in uso. Flash paralleli non volatili, flash seriali e tecnologie simili possono essere programmati per mantenere la configurazione anche in caso di rimozione dell'alimentatore. Altri microcontroller e microprocessori includono ROM configurabili dal produttore che richiedono una maschera sul programma e cariche NRE (Associated Engineering Charges).

Il termine apparecchi programmabili di solito si riferisce a chip che incorporano circuiti logici configurabili. Tra questi sono inclusi gli array FPGA (Field Programmable Gate Arrays), i dispositivi logici CPLD (Complex Programmable Logic Devices) e gli apparecchi programmabili PLD, PLA, PAL e GAL. Sono anche disponibili dispositivi che sono l'equivalente analogico dei cosiddetti array analogici programmabili. Hanno diverse modalità di programmazione e possono contenere flash interno per archiviare i dati di configurazione. Queste interfacce di programmazione includono connessioni seriali e parallele alla memoria esterna non volatile, una connessione bus a un microcontroller o una connessione JTAG diretta al computer per download e debug in fase di sviluppo.

Gli apparecchi FPGA contengono array di blocchi logici interconnessi da array di interruttori configurabili. Possono inoltre integrare memoria, elaborazione di segnali digitali, interfaccia di memoria, ricetrasmettitore e moduli clock configurabili che è possibile cablare a e da i blocchi logici. Gli elementi logici (denominati anche celle logiche o blocchi logici complessi) occupano array di strutture ancora più ampie (blocchi array logici) per implementare in modo efficiente funzioni logiche complesse. Dispongono di banchi di I/O ad alta flessibilità configurabili per supportare tensioni e standard bus differenti. Possono anche essere controller di memoria speciali non modificabili o processori disponibili sul die per un connessione alla logica. Gli apparecchi CPLD e PLD sono versioni molto semplificate degli array FPGA e generalmente integrano una memoria non volatile per la configurazione automatica all'accensione.

La logica interna e la configurazione di FPGA e CPLD viene eseguita generalmente all'accensione da un processo di caricamento in stile registri dei turni seriali che imposta un livello invisibile di registri di configurazione per impostare mux di fili e connessioni logiche. L'immagine di configurazione viene compilata da strumenti di software sofisticati che interpretano schemi o linguaggi descrittivi hardware. Le descrizioni vengono analizzate, ottimizzate e sintetizzate in elenchi di rete. L'elenco di rete è quindi mirato alle risorse fisiche del dispositivo particolare di un processo di mappatura, attrezzatura, pianificazione planimetrie e ottimizzazione in modo da soddisfare i requisiti temporali del circuito.

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