可编程逻辑器件及EDA技术发展综述

可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices，PLD）是一种可以由用户在开发装置的辅助下对器件进行编程，使之实现所需的组合或时序逻辑功能的器件。

前面章节我们学习了小规模集成电路SSI（如集成门、触发器）和中规模集成电路MSI（如加法器、编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、计数器、寄存器）等，它们是构成数字电路的基础，是从20世纪60年代以来逐步发展起来的。而半导体存储器和可编程逻辑器件是从20世纪70年代以来发展起来的，在70年代初问世以后，以1 KB容量存储器为标志的大规模集成电路（LSI）微电子技术得到迅猛发展，集成电路的集成度几乎以平均每1～2年翻一番的速度增长。目前，多种类型的可编程逻辑器件、大规模及超大规模集成电路（VLSI）、特大规模集成电路（ULSI）已在应用。

PLD的发展概况如下：

1970年制成的PROM是最早出现的PLD器件，主要用作存储器。

20世纪70年代中期出现了可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA），但由于编程复杂没有得到广泛应用。

20世纪70年代末期美国MMI公司率先推出了可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic，PAL），它输出结构种类多，设计灵活，得到广泛应用。

20世纪80年代初Lattice公司发明了通用阵列逻辑（Generic Array Logic，GAL），它比PAL使用更加灵活。

20世纪80年代中期Altera公司推出了一种新型的可擦除、可编程逻辑器件（Erasable Programmable Logic Device，EPLD），它密度比PAL和GAL高，设计更灵活。(www.xing528.com)

1985年Xilinx公司首家推出了现场可编程门阵列（FiIed Programmable Gate Array，FPGA），它是一种新型的高密度PLD器件，采用CMOS-SRAM工艺制作，可以实现在系统编程。

20世纪80年代末Lattice公司提出了在系统可编程（In System Programmable）技术以后相继出现了一系列复杂可编程逻辑器件（Complex PLD，CPLD）。

20世纪90年代以来，高密度PLD在生产工艺、器件密度、编程和测试技术等方面都有了飞速发展。现在构成大的数字系统仅需要微处理器、存储器和可编程逻辑器件三类“积木块”。

可编程逻辑器件的问世使数字电路的设计方法和手段发生了根本变革，传统的数字系统设计是通过设计电路板来实现系统功能，而可编程逻辑器件是基于芯片的设计方法，这显然提高了设计的灵活性，大大减少了电路图和电路板设计的工作量，同时，也可以使系统体积减小、功耗降低，提高系统的性能指标和可靠性。

20世纪80年代中期以来，Xilinx、Altera、Lattice等公司相继推出各自的在系统可编程逻辑器件和相应的开发软件，这使得电子设计自动化（Electronics Design Automanion，EDA）技术有了迅速的发展。

EDA技术以计算机为工具，代替设计者完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作，设计者只需要完成对系统功能的描述，就可以由计算机软件进行处理，得到设计结果。EDA技术使电子设计发生了革命性变化。

目前，在系统编程技术发展迅速，2003年Gypress半导体器件公司推出了在系统可编程片上系统（Programmable System On Chip，PSOC），它将一个8位微控制器与可编程逻辑阵列、可编程模拟阵列集成在一个芯片上，为我们提供了集控制、模、数结合的，具有嵌入式功能的高性能现场可编程单片系统。