可编程逻辑器件详解：从PROM到FPGA

"本章介绍了数字电路基础，包括半导体材料、二极管的单向导电性和伏安特性，以及可编程序逻辑器件的分类。主要讨论了PROM、EPROM、PLA、PAL、GAL、PGA和FPGA等可编程逻辑器件的特性和应用。此外，还提到了布尔代数、基本逻辑门电路、组合逻辑和时序逻辑电路，以及现场可编程器件的工作原理。" 在数字电路领域，可编程序逻辑器件（PLD）是实现逻辑功能的重要工具，它们可以根据设计需求进行编程以满足特定的逻辑功能。根据器件的不同编程特性，可将其分为以下几类： 1. **可编程只读存储器（PROM）** 和 **可擦除可编程只读存储器（EPROM）**：这类器件的“与”阵列是固定的，而“或”阵列是可以编程的。PROM在出厂后只能写入一次，而EPROM可以通过紫外线照射擦除后重新编程。 2. **可编程逻辑阵列（PLA）**：这种器件允许“与”阵列和“或”阵列都进行编程。它通常由“与-或”两级阵列构成，可以灵活地实现复杂的逻辑函数。 3. **可编程阵列逻辑（PAL）** 和 **通用阵列逻辑（GAL）**：PAL的“与”阵列可编程，“或”阵列固定，采用熔丝工艺，一旦编程后无法更改。GAL则是一种电可擦除、可重复编程的PLD，具有更高的灵活性。 4. **可编程门阵列（PGA）**：PGA是包含大量可编程逻辑门的集成电路，其中现场可编程门阵列（FPGA）是近年来发展迅速的器件，广泛应用于各种系统设计中，因其现场编程能力而受到青睐。 5. **可编程宏单元阵列（PMA）**：PMA比PGA拥有更强的功能和更高的集成度，适用于复杂逻辑设计。 在学习计算机组成原理时，了解这些基础的数字电路元件和逻辑设计概念至关重要。布尔代数是逻辑设计的基础，基本逻辑门电路（如与门、或门和非门）的逻辑功能可以通过真值表和逻辑表达式来描述。组合逻辑电路和时序逻辑电路是构建数字系统的基石，而现场可编程器件的应用则使得设计过程更加灵活，适应性强。 本章内容不仅涵盖了数字电路的基础知识，还强调了这些知识如何与计算机组成原理相结合，为后续深入学习计算机硬件打下了坚实的基础。通过理解二极管的伏安特性，可以更好地理解数字电路中信号的处理方式，而掌握可编程逻辑器件的分类和工作原理，则有助于设计和实现复杂的数字系统。