可编程逻辑器件PLD：分类与发展

"可编程逻辑器件的分类-PLD技术及其应用" 可编程逻辑器件（PLD）是一种能够根据设计者的需要进行配置的集成电路，广泛应用于数字系统设计中。PLD的分类主要依据其互连特性、可编程特性、器件容量和结构复杂程度。 1. **从互连特性上分类**：PLD可以分为简单可编程逻辑器件（SPLD）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）。SPLD如PAL（可编程阵列逻辑）和GAL（通用阵列逻辑）具有简单的互连结构；CPLD具有更复杂的互连网络，包含多个可编程逻辑宏单元；FPGA则拥有大规模的可配置逻辑块和丰富的互连资源。 2. **从可编程特性上分类**：PROM（可编程只读存储器）是早期的PLD，只能一次性编程。随后发展出EPROM（可擦除可编程只读存储器），可以通过紫外线照射擦除。再后来的EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）和闪存（Flash）允许在系统中进行多次编程，其中ISP（In-System Programming）技术使得器件在系统内就能完成编程。 3. **从器件容量上分类**：随着技术进步，PLD的规模不断扩大，从少量逻辑门到数千甚至百万门级的集成度。例如，CPLD通常包含几百到几千个逻辑元素，而FPGA可以包含几十万个逻辑单元。 4. **从结构的复杂程度上分类**：简单结构如PAL和GAL主要由与或阵列和可编程逻辑阵列组成；CPLD由多个独立的可编程逻辑宏单元和一个全局互连网络构成；FPGA则由大量的可编程逻辑块、输入/输出块、布线资源等组成，具有更高的灵活性和可扩展性。 PLD的发展历程中，从最初的固定功能元件和电路板设计，过渡到积木块式的设计方法，再到自顶向下的综合技术，体现了设计效率和灵活性的显著提升。自顶向下的设计方法允许设计师从系统的顶层功能开始，逐层分解为子功能模块，实现设计的模块化和层次化，提高了设计重用性和验证的准确性。这种方法与传统的固定功能元件相比，减少了器件数量，提升了系统可靠性，并且能够在设计完成后进行实时修改，适应了快速变化的技术需求。 VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）作为一种硬件描述语言，被广泛用于PLD的设计，它提供了对硬件行为和结构的描述，使得设计过程更加抽象和高效。 PLD技术的进步极大地推动了数字系统设计的发展，从早期的PROM到现代的FPGA，不断满足了不同领域对于灵活性、性能和成本的要求。随着技术的持续演进，未来PLD将在更广泛的领域中发挥重要作用。