可编程逻辑器件PLD详解：从比较器到FPGA

"该资源是关于数字逻辑设计的课件，特别关注了比较器的实现。在提供的代码中，展示了如何使用VHDL语言设计一个简单的比较器实体，该实体接收两个输入信号a和b，并输出一个三位的std_logic_vector表示它们之间的关系。当a等于b时，输出为"001"；当a大于b时，输出为"010"；当a小于b时，输出为"100"。此外，内容还涵盖了可编程逻辑的基础知识，包括PLD（可编程逻辑器件）的发展历程，如PROM、PLA、GAL、CPLD和FPGA等不同类型的器件，以及它们的基本结构和工作原理。" 在数字逻辑设计中，比较器是一种重要的组合逻辑电路，用于比较两个二进制数据的大小。在给定的VHDL代码示例中，定义了一个名为comparison的实体，它有三个端口：a和b作为输入，q作为输出。实体的行为架构使用了一个进程来根据a和b的值设置q的输出。这个进程使用了条件语句IF-ELSIF-ELSE来实现比较逻辑。如果a等于b，q被赋值为"001"；如果a大于b，q被赋值为"010"；如果a小于b，q被赋值为"100"。这三个位的输出可以直观地表示出a和b的关系。 在更广义的数字逻辑背景中，可编程逻辑器件（PLD）扮演着关键角色，尤其是在电子设计自动化（EDA）领域。PLD允许设计者根据需求自定义逻辑功能，而无需物理更改硬件。PROM（可编程只读存储器）是最早的PLD类型，只能在制造后一次性编程。随后发展出PLA（可编程逻辑阵列），它结合了与阵列和或阵列，使设计更为灵活。GAL（通用阵列逻辑）进一步增加了可编程性，包括输出和内部连线。CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）则是现代PLD的代表，提供了更高的集成度和更复杂的逻辑功能。FPGA使用可编程阵列和可编程逻辑块，可以在系统编程，能够实现极其复杂的逻辑设计。 在设计过程中，VHDL是一种常用的硬件描述语言，它允许设计师用类似于软件编程的方式描述硬件行为。在这个例子中，VHDL的PROCESS语句被用来描述比较器的时序逻辑，而IF语句则用于实现逻辑判断。这种文本方式的设计使得设计者能够方便地模拟、综合和实现数字逻辑电路。通过理解这些基本概念，工程师可以设计和实现各种复杂的数字系统。