¿Qué es un dispositivo lógico programable? ¿Qué dispositivos lógicos programables son comunes actualmente?
Los dispositivos lógicos se pueden dividir en dos categorías amplias: dispositivos lógicos fijos y dispositivos lógicos programables. Como sugiere el nombre, los circuitos de los dispositivos lógicos fijos son permanentes y realizan una función o un conjunto de funciones; una vez fabricados, no se pueden cambiar. Los dispositivos lógicos programables (PLD), por otro lado, son componentes estándar disponibles en el mercado que ofrecen a los clientes una amplia gama de capacidades lógicas, características, velocidades y características de voltaje, y se pueden cambiar en cualquier momento para realizar muchas tareas diferentes. . función.
Para los dispositivos de lógica fija, el tiempo necesario para pasar desde el diseño, el prototipo hasta la producción final puede variar desde unos pocos meses hasta más de un año, dependiendo de la complejidad del dispositivo. Además, si el dispositivo no funciona correctamente o si los requisitos de la aplicación cambian, se debe desarrollar un diseño completamente nuevo. El trabajo inicial de diseñar y verificar la lógica fija requiere importantes "costos de ingeniería no recurrentes" o NRE. NRE representa todos los costos que un cliente tiene que invertir antes de que finalmente se fabrique un dispositivo lógico fijo a partir de la fábrica de chips. Estos costos incluyen recursos de ingeniería, costosas herramientas de diseño de software, costosos conjuntos de máscaras de fotolitografía utilizadas para fabricar las diferentes capas metálicas del chip y. Costos iniciales de producción del dispositivo prototipo. Estos costos de NRE pueden variar desde cientos de miles de dólares hasta millones de dólares.
Para los dispositivos lógicos programables, los diseñadores pueden utilizar herramientas de software económicas para desarrollar, simular y probar rápidamente sus diseños. Luego, el diseño puede programarse rápidamente en el dispositivo y probarse inmediatamente en un circuito en funcionamiento real. Los dispositivos PLD utilizados en el prototipo son idénticos a los utilizados en la producción de dispositivos finales como enrutadores de red, módems ADSL, reproductores de DVD o sistemas de navegación para automóviles. Esto elimina los costos de NRE y el diseño final se completa más rápido que con dispositivos lógicos fijos personalizados.
Otra ventaja clave de utilizar PLD es que durante la fase de diseño el cliente puede modificar el circuito según sea necesario hasta que esté satisfecho con el trabajo de diseño. Esto se debe a que los PLD se basan en tecnología de memoria regrabable: para cambiar el diseño, simplemente es necesario reprogramar el dispositivo. Una vez que se completa el diseño, los clientes pueden pasar inmediatamente a producción simplemente programando la cantidad requerida de PLD utilizando el archivo de diseño de software final.
Los dos tipos principales de dispositivos lógicos programables son los conjuntos de puertas programables en campo (FPGA) y los dispositivos lógicos programables complejos (PLD). Entre estos dos tipos de dispositivos lógicos programables, FPGA proporciona la mayor densidad lógica, las funciones más ricas y el mayor rendimiento. Los últimos dispositivos FPGA actuales, como algunos de la familia Xilinx Virtex, ofrecen ocho millones de "puertas de sistema" (densidad lógica relativa). Estos dispositivos avanzados también brindan características como procesadores cableados integrados (como IBM Power PC), memoria de gran capacidad, sistemas de administración de reloj y soporte para muchas de las últimas tecnologías de señal ultrarrápidas de dispositivo a dispositivo. Los FPGA se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde procesamiento y almacenamiento de datos hasta instrumentación, telecomunicaciones y procesamiento de señales digitales.
En comparación, PLD proporciona muchos menos recursos lógicos: unas 10.000 puertas como máximo. Sin embargo, PLD proporciona muy buena previsibilidad y, por lo tanto, es ideal para aplicaciones de control críticas. Además, los dispositivos PLD como la serie Xilinx CoolRunner requieren un consumo de energía extremadamente bajo.