Digitaltechnik - Lehr- und Übungsbuch für Elektrotechniker und Informatiker

Digitaltechnik - Lehr- und Übungsbuch für Elektrotechniker und Informatiker

 

 

 

von: Klaus Fricke

Vieweg+Teubner (GWV), 2007

ISBN: 9783834890382

Sprache: Deutsch

331 Seiten, Download: 2428 KB

 
Format:  PDF, auch als Online-Lesen

geeignet für: Apple iPad, Android Tablet PC's Online-Lesen PC, MAC, Laptop
Typ: A (einfacher Zugriff)

 

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Digitaltechnik - Lehr- und Übungsbuch für Elektrotechniker und Informatiker



14 Programmierbare Logikbausteine (S. 189-190)

Sollen Schaltwerke oder Schaltnetze aufgebaut werden, so gibt es verschiedene Möglichkeiten der Realisierung. Aus Kostengründen wird man nach Möglichkeit Standardbauelemente bevorzugen, die in großen Stückzahlen gefertigt werden können. Es stellt sich daher die Frage, wie Standardbauelemente den speziellen Anforderungen der einzelnen Kunden angepasst werden können. Der Halbleitermarkt bietet die folgenden Alternativen: Kombination von niedrig integrierten Standard-IC auf einer Leiterplatte Hierbei werden in der Regel einzelne Gatter und niedrig integrierte SSI und MSI-IC (SSI = small scale integration, MSI = medium scale integration) miteinander auf einer Leiterplatte (PCB = printed circuit board) verschaltet.

Diese Vorgehensweise hat eine sehr hohe Flexibilität. Allerdings haben die Bauelemente eine sehr hohe Leistungsaufnahme, da alle Gatter am Ausgang einen Leitungstreiber aufweisen müssen. Außerdem sind derartige Schaltungen in der Fertigung sehr teuer. Sie eignen sich eher für geringe Stückzahlen. Denkbar sind auch Logiken aus einzelnen Dioden und Transistoren. Diese Vorgehensweise wird heute wegen des hohen Montage- und Prüfaufwandes nur noch in Ausnahmefällen beschritten, wie zum Beispiel bei der „wired or"-Verknüpfung. Anwenderspezifische Software Hierunter fällt im Wesentlichen der Mikroprozessor.

Er erhält seine hohe Flexibilität durch die Software, mit der sein Verhalten den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden kann. Anwenderspezifische Hardware Flexibilität kann durch die Verwendung kundenspezifischer integrierter Schaltungen erreicht werden. Diese Schaltungen sind unter dem Oberbegriff ASIC ( = application specific integrated circuit) zusammengefasst. Dies sind Schaltungen, die durch physikalische Veränderungen oder durch ein Konfigurationsprogramm an bestimmte Anforderungen angepasst werden können. ASIC umfassen sowohl kundenspezifisch hergestellte IC (Vollkundendesign) mit speziell für den Kunden zugeschnittener Logik als auch Standardbausteine, in denen durch den Kunden mit Stromstößen Verbindungen geöffnet werden können, um ein bestimmtes Verhalten zu erzielen.

14.1 ASIC-Familien

Es existiert heute eine Vielzahl von verschiedenen ASIC-Familien. Man kann ASIC grob unterscheiden nach: Programmierbare Logik-IC (PLD) Die Klasse der programmierbaren Logik-IC (Bild 14-1) hat sich als erste ASIC-Familie etabliert. Aus der Sicht der Hersteller sind die programmierbaren Logik-IC Standard-Bausteine, da sie für alle Kunden identisch gefertigt werden können. Durch die Programmiermöglichkeit von matrixförmig angeordneten UND- und ODER-Matrizen kann der Kunde im Haus die Schaltung so strukturieren, wie er sie benötigt. Halbkundendesign-ASICs Hier handelt es sich um ASIC, die matrixförmig angeordnete Gatter besitzen und die vom Hersteller durch die Strukturierung der Verbindungsleitungen den Kundenwünschen angepasst werden können. Die einzelnen Gatter sind vom Hersteller getestet und ihr Verhalten ist genau bekannt, so dass eine Bibliothek von Zellen vorliegt, die vom Anwender mit Hilfe von Design- Software zu einer kompletten Schaltung zusammengesetzt werden können. Halbkundendesign ASIC haben geringere Entwicklungskosten als Vollkundendesign ASIC, sie sind aber auch langsamer. Da sie die Chipfläche weniger gut ausnutzen, sind die Kosten pro Chip höher als beim Vollkundendesign-ASIC. In dieser Gruppe findet man die Gate-Arrays und die Standardzellen- ASIC.

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