一、集成電路的發(fā)展和現(xiàn)狀

? ? ? ?隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)已進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，數(shù)字系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理、通信與測(cè)量等領(lǐng)域，在我們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬絹?lái)越重要的作用。由于數(shù)字系統(tǒng)比模擬系統(tǒng)有更高的精確度和可靠性，以前用模擬系統(tǒng)完成的許多任務(wù)現(xiàn)在都采用數(shù)字系統(tǒng)完成。

? ? ? ?數(shù)字電路是數(shù)字計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的發(fā)展是以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ)的。

? ? ? ?電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路的發(fā)展歷程。以計(jì)算機(jī)為例，20 世紀(jì)初，電子管的誕生引起了人們的極大興趣，用電子管構(gòu)成的自動(dòng)化設(shè)備逐漸在工業(yè)上得到應(yīng)用，從而推動(dòng)了電子學(xué)的快速發(fā)展。1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（ENIAC）。1947 年貝爾實(shí)驗(yàn)室的巴丁、布拉頓及肖克菜共同發(fā)明了晶體管之后，人們逐漸開(kāi)始用晶體管取代電子管構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)，50年代出現(xiàn)的第二代計(jì)算機(jī)是用分立的晶體管和磁芯存儲(chǔ)器構(gòu)成的。1959年美國(guó)德州儀器（TI）公司的杰克?基爾比研制出世界上第一個(gè)集成電路（包括4個(gè)雙極性晶體管，三個(gè)電阻和一個(gè)電容器）。此后，隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，集成電路產(chǎn)量增大且集成度（芯片上包含的晶體管數(shù)目）提高，價(jià)格大幅度降低。在2000年，基爾比獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)以表彰他在集成電路領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。由于集成電路的發(fā)展非常迅速，很快占據(jù)了主導(dǎo)地位，因此，現(xiàn)在數(shù)字電路的主流形式是數(shù)字集成電路。

? ? ? ?從20 世紀(jì)60 年代開(kāi)始，各種不同型號(hào)的邏輯門、觸發(fā)器以及能完成一些特定功能的集成電路（如譯碼器、加法器、寄存器、計(jì)數(shù)器、乘法器等）不斷涌現(xiàn)，到70 年代，包含200-200000個(gè)等效邏輯門的大規(guī)模集成（LSI）電路得以發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器、小型存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件和定制器件。80年代以后，各種不同類型的簡(jiǎn)單可編程邏輯器件得到快速發(fā)展，在90 年代初，已經(jīng)可以制造包含幾百萬(wàn)個(gè)晶體管的微處理器，如今的芯片已經(jīng)可以集成超過(guò)十億個(gè)晶體管，可以將復(fù)雜的電子系統(tǒng)全部集成在一個(gè)芯片上，使集成電路設(shè)計(jì)向集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，這就是片上系統(tǒng)（SoC）。

? ? ? ?相對(duì)于使用分立器件組裝的電路，集成電路（IC）是把構(gòu)成具有一定功能電路所需的品體管、電阻、電容等元件及它們之間的連接導(dǎo)線全部集成在一小塊硅片上，然后焊接封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，其封裝外殼有圓殼式、雙列直插式、扁平式或球形柵格陣列式等多種形式。這樣提高了電路可靠性，減小了體積和功耗。

? ? ? ?20世紀(jì)60年代，TI等公司推出TTL，有54/74兩個(gè)邏輯系列。54系列為軍用型產(chǎn)品，74系列為商用型。1968年，第一個(gè)CMOS集成電路研發(fā)成功，到90年代后期，CMOS逐漸取代TTL電路，成為數(shù)字集成電路的主流產(chǎn)品。?

二、可編程邏輯陣列PLA

?圖1 PLA的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

圖1是PLA內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)示意圖，有3個(gè)輸入端和2個(gè)輸出端。圖1中與陣列實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)為：

或陣列實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)為：

通過(guò)異或門后，得到的邏輯函數(shù)為：

由此可見(jiàn)，PLA可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)與-或邏輯函數(shù)表達(dá)式。在或陣列中，乘積項(xiàng)、為兩個(gè)或門所共用，通常稱之為乘積項(xiàng)共享。

PLA的優(yōu)點(diǎn)是可編程，可以按照設(shè)計(jì)者的意愿來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。

其缺點(diǎn)是：

（1）只能實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。

（2）從電氣特性上來(lái)比較可編程連接與固定連接，信號(hào)通過(guò)可編程連接點(diǎn)的延時(shí)較長(zhǎng)，在PLA中，信號(hào)要經(jīng)過(guò)兩個(gè)可編程的連接單元，使得電路的工作速度較低。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-401640.html

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