Kasutaja:M2s17/arvutid 1

EKSAMIKÜSIMUSED

Digitaalloogika

Mikroskeemide valmistamise tehnoloogiad

• DTL (Diod - Transistor Logic)
• TTL (Transistor - Transistor Logic)
• STTL (Shockley Transistor - Transistor Logic)
• ELC (Emitter Coupled Logic)
• MOS (Metal Oxide Silicon)
• NMOS (N-channel Metal Oxide Silicon)
• CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon)

Baaselemendid: AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR

Täielik süsteem on selline, mille superpositsiooni abil saab kirjeldada iga funktsiooni.

Elementide kireldamiseks kasutan allikad on x0 ja x1 väljund on y0:

Element	Emakeeles	millal on väljund y0 tõene
AND	NING	tõene kui x0 ja x1 on tõesed
OR	VÕI	tõene kui x0 või x1 on tõesed
NAND	NING-EI	tõene kui x0 ja x1 on väärad
NOR	VÕI-EI	tõene kui x0 või x1 on väärad
XOR	välistav või	tõene kui x0 ja x1 pole võrdsed
NOT	inversioon	kui sisend on eitav on väljund jaatav

Kombinatsioonskeemid ja järjestikskeemid

Kombinatsiooniskeemid (Combinational Circuits) - Teades sisendite loogilisi väärtusi antud ajahetkel saame vastava Boole`i funktsiooni kaudu arvutada väljundi väärtuse. Puudub sõltvus eelmistest sisendite väärtustest
Järjestikskeemid (Sequential Circuits) - Selleks, et määrata väljundi väärtust antud ajahetkel on vaja teada sisendite väärtusi antud ajahetkel ja olekut mis sõltub eelmistest sisendite väärtustest. Taktsisendi t kaudu määratakse millal toimub üleminek ühest olekust teise.

Enamkasutatavaid järjestikskeeme

Trigerid

Triger on loogika element, mis säilitab infot 1 bit.

Triger on elementaarne salvestuselement, millel on 2 olekut. Kasutatakse mäluelementidena registrites, loendurites jne. Informatsiooni salvestusviisi järgi jagunevad 2-ks 1) asünkroonsed - salvestatakse infi vahetult sisenditesse antud signaalidega. 2) sünkroonsed - see on võimalik ainult sünkroimpulsi olemasolul.

RS (Reset-Set e. ühetaktiline triger) Töötab: RS; Q(t), 00–>Q(t-1) , 01= 1, 10= 0, 11=--.

JK (kahetaktiline triger) Töötab: JK; Q(t), 00= Q , 01= 0, 10= 1, 11= Q . Ingl keeles JK flip-flop

Kui J ja K on mõlemad 1, siis sünkroimpulsi (clock) muutumisega koos output pendeldab pidevalt 1 ja 0 vahel. JK flip-flopi saab sellepärast kasutada counterina.

MS (Master Slave) - kahetaktiline triger. Tegevus käib kas läbi Slave’i või Master’i. Rakendatakse kohtades, kus leidub tagasiside.

D - ühetaktiline triger. Töötab: CD; Q(t) , 0 - =Q(t-1) , 11= 1, 10= 0.

T e. loendustriger - kahetaktiline triger. Töötab: T; Q(t), 1= -Q(t-1), 0= Q(t-1).

Registrid

Registriks nimetatakse trigeritest koosnevat seadet, mis võimaldab salvestada, säilitada ja taasesitada infot (sõna kaupa). Igale registrisse salvestatud sõna bitile vastab registri koht (pesik?). - s.o. hulk ühtse juhtimisega trigereid ja mis võimaldab salvestada infot rohkem kui 1 bitt.

Ilma nihketa - hulk ühise juhtimisega trigereid. ehk rööpregistrisse salvestatakse info rööpkoodis, n-kohalise arvu jaoks n-trigerit.

Nihkeregister ehk jadaregister - trigerid ühendatud omavahel nihkeahelaga. Nihe paremale on madalamate bittide suunas ja vasupidi. Arvu nihutamine paremale tähendab ta jagamist arvusüsteemi alusega. Nihkeregister võimaldab teisendada informatsiooni järjestikuselt kujult paralleelsele kujule ja vastupidi. Reverssiivne - nihkeregister, suudab teostada nihet nii paremale kui vasakule.

1. nihe paremale,
2. nihe vasakule
3. 2-e suunaline nihe e. Reverssiivne RG.

Loendurid

Loenduriks impulsside loendamiseks ettenähtud loogikalülitust. Loendur on register, millesse salvestatud arv sisendile antud signaali mõjul suureneb ühe võrra.

Loendurid jagunevad kaheks vastavalt loendamis suunale

1. Summeerivad-loendavad päripidi,
2. Lahutavad-loendavad tagurpidi

Loendurid jagunevad sõltuvalt info ülekandmise viisist kaheks vastavalt

1. jada(asünkroone) loendur

   Asünkroonne - ehk jadaülekanne, loenduri puuduseks on signaalide ülekandmisel tekkiv hilistumine, mis suureneb koos loenduri astmete arvuga. Hilistumine võib ületada takti kestvuse. võrreldes teiste elem.-ga kõrgem prioriteet

2. rööpülekandega(sünkroone) loendur.

   Sünkroonne - ehk rööpülekandega, toimub trigeritevaheline signaali ülekandmine kõigi astmete jaoks üheaegselt, mistõttu ei teki hilistumist. ümberlülitumine toimub samaaegselt v. paralleelselt.

Tuntumad loendurid:

Kahendloendurid - kahepositsiooniliste trigeritega. Lihtsaim loendustriger moodustab kahendloenduri järgu. Loendustegur=2n (n - loendurikohtade arv).

Kümnendloendur - loendab järjest 2nd koodi 0...9. mille mod=10.See tähendab, et loenduril on 10 erinevat kombinatsiooni, millega ta vastab sissetulevale impulsijadale.

Lisaks:

Suvalise mooduliga e. Naaberkoodid on koodid, mis erinevad teineteisest ainult ühe kahendjärgu poolest. Gray koodi puhul lülitub korraga ümber ainult 1 triger. Seetõttu ei teki vahepealseid parasiitolekuid.

Enamkasutatavaid kombinatsioonskeeme

Summaatorid

Arvuti loogikalülitus, mis teostab arvkoodi aritmeetilist summeerimist ehk y=a+b. (kahe arvu liitmiseks, summaatori osavõtul toimub ka lahutamine, korrut, jagam s.t taanduvad liitmisele ja nihutamisele).

Summaatorid jagunevad vastavalt:

Poolsummaator - 2sis 2välj skeem, ei võta arvesse madalamast jägrust toimuvat ülekannet.

Täissummaator - 3sis ja 2välj võtab arvesse. võimaldab liita arvestades ka ülekandeid

Jadasummaator - mitmekohalised arvud liidetakse bitikaupa.

Rööpsummaator - liidetakse kõik bitid korraga.

Jadaülekandega - ülekandeväljundid ühendatakse kõrgemate naaberkohtade ülekande sisenditega, aeglasem, aga vähem rauda. (c__= a_b_+a_c_+b_c_.)

Rööpülekandega - ülekandesignaal jõuab kõigisse ülekandega haaratud pesikuisse praktiliselt üheaegselt. Palju rauda. kasvab järgulisus ja ka riistvara kulu

Lisaks:

Lahutajad - lahutamine on täiendkoodi liitmine. otsekood(0100) > pöördkood(1011) > täiendkood(1100) (eelmisele 1 liita).

Kiire ülekanne - jadarööpülekanne. pesikud jaotataksegruppidesse. Gruppide vahel võimalik:

1. jadaülekanne gruppides ja rööpülekanne gruppide vahel
2. vastupidi

Võrdlusskeem

Võrdluskeem ehk komparaator, näitab operantide suuruse suhte. Lihtsalt võrdleb kahte arvu, kumb on suurem, või on hoopis võrdsed

arv A on a1a0,

arv B on b1b0,

,kui A < B, siis L=1

,kui A > B, siis G=1

,kui L=G=0, siis A=B

Koodimuundur

Teisendab arvu ühest süsteemist teise. näiteks 2nd koodi 10nd koodiks. B3B2B1B0 > D1D0 1101 > 0001 0011

Dekooder

Dekooder a la desifraator on element, kus on n sisendit ja 2 astmes n väljundit.

on op element, mis muudab rööpkoodi unitaarkoodiks, millel on ainult 1 bitt "1", ülejaanud on "0". n sisendit 2n väljundit tähis: DC, saab koostada AND elementidest

E	A	B	0	1	2	3
0	-	-	0	0	0	0
1	0	0	1	0	0	0
1	0	1	0	1	0	0
1	1	0	0	0	1	0
1	1	1	0	0	0	1

Multipleksor

Multipleksor ehk väljundsignaalijaotaja (Data Selectors(MUX)) - kommuteerib ühest sisendist mitmesse väljundisse.

Kasutatakse siinide juures. multipleksor ja demultipleksor. Võimaldab valida ühe mitmest siinist ja ühendada see oma väljundiga. S1 ja S0 juhtsignaalid (e. sisendkood, sisendi aadress).

Q - väljund. tähis MUX

S1	S0	Q
0	0	A
0	1	B
1	0	C
1	1	D

ALU - aritmeetika-loogika seade

ALU on kombinatsioonskeem, kus on mingisugune hulk operatsioone. Nt: liitmine, lahutamine, smaväärsus, ... .

Protsessor

Protsessori üldstruktuur

Täiend: Sekventser e. käsujärjesti arvutab järgmise mikrokäsu aadressi.

käsuloendur (PC - Program Counter, IP - Instruction Pointer)

näitab järgimise täidetava käsu aadressi.

käsuregister (IR - Instruction Register)

käsuregisteris hoitakse käske

käsudekooder (Instruction Decoder)

käsudekooder teeb kindlaks käsu

juhtautomaat (CU - Control Unit)

Abstraktne automaat - must kast koos oma viisikuga {A, Z, W, l, d}.

Mealy mudel A*Z->W W(t)=l(A(t),Z(t)).

Moore’I mudel W(t)=l(A(t)) (sisend tähtsust ei oma). Sõltub ainult olekust (A).

Sümbolite tähendused:

A (olekute hulk)={A1,….,Ak},

Z (sisendsümbolite hulk)={z1,…,zn},

W (väljundsümbolite hulk)={w1,…,wy},

d - ülemineku funktsioon,

l - väljundfunktsioon.

operatsioonautomaat (Data Path)

Koosneb registermälust ja ALUst.

Käsu täitmine protsessoris (Instruction Execution, fetch-decode-execute cycle)

von Neumanni tsükkel

Kui protsessor on võimeline riistvaraliselt täitma 3 käsku Fp={=0,=1,==0} saab sellega realiseerida kõiki algoritme(kuigi tekivad väga pikad koodid).

• Käsukoodi lugemine käsuloenduri (PC) järgi (FETCH)
• Käsu täitmine
• Vahetu operandi lugemine
• Käsuloenduri modifitseerimine PC+1
• Käsukoodi desifreerimine

RISC - CISC protsessor

Lühendite tähendus:

RISC - Reduced Instruction Set Computer

Lühike seletus:

Risc on minimaalne riistvaraline realisatsioon loogikaelementidele, mis hulgana võimaldavad luua tarkvaralise imitatsiooni näol keerulisemadki elemendid, lahendus on dünaamiline, ei sõltu kirjutatavast tarkvarast ja on suhteliselt odav toota.

CISC - Complex Instruction Set Computer

Lühike seletus:

Cisc on riistvaraline realisatsioon kirjutatavale tarkvarale, loodud on ka keerulised elemendid riistvaras. Lahendus on kallis, kiire ja mitte dünaamiline.

CISC (complex instruction set computer) on protsessorite arhitektuur, kus iga tihtiesineva tegevuse jaoks on protsessorisse ehitatud eraldi käsk. Üldisena on sellise arhitektuuriga protsessorid keerulise ehitusega

RISC (reduced instruction set computer) on protsessorite arhitektuur, kus käskude arv on hoitud võimalikult väike, keerulisemad tegevused teostatakse läbi mitme käsu kasutamise. Ühe käsu täitmine on kiirem, kui CISC protsessoritel.

CISC ja RISC on arhitektuurid mida on väga raske võrrelda, ühel on käskude arv suur, aga keerulisi tegevusi teostab see protsessor kiiremini, kuid lihtsate käskude täitmiseks kulub suhteliselt kaua aega ja teisel protsessoril on käskude arv väike ning lihtsaid käske täidetakse väga kiiresti, kui keerulised tegevused võtavad kaua aega, sest neid tehes tuleb täita mitmeid käske.

Täna on puhtaid CISC ja RISC arhitektuuriga protsessoreid tootmises üsna vähe, enamik tootjaid on vastavad tehnoloogiaid kombineerinud.

Konveier protsessoris (Pipeline)

Protsessor töötleb (täidab) käske järjestikku, st järgmist käsku hakatakse täitma pärast eelmise käsu täitmise lõppu. Käsu täitmine (käsutsükkel) koosneb üksikutest etappidest nagu käsu lugemine mälust, käsukoodi dekodeerimine ja käsu täitmine (käsuga määratud tegevuse sooritamine). Igal käsu täitmise etapil töötavad aktiivselt ainult protsessori teatud osad, ülejäänud tegevuses ei osale.
Konveiertöötluse idee seisneb kõigi käsu täitmisega seotud protsessoriosade pidevas töösserakendamises. Näiteks kohe pärast käsu lugemist mälust (kui käsk on dekodeerimisel) võib protsessorisse lugeda juba järgmise käsu. Niisuguse töökorralduse puhul vaadatakse protsessorit kui üksikutest suhteliselt sõltumatutest töötlusseadmetest (moodulitest) koosnevat konveierit, mida käsud töötlusel läbivad. Iga moodul täidab ühe etapi kogu käsu töötlusoperatsioonist. Võrreldes tavaprotsessoriga on kõik moodulid korraga töös, st nii palju kui on mooduleid, nii palju on ka käske korraga töötluses. Käsu täitmist võib etappideks jagada väga mitmel viisil. Sellest ka suured erinevused võimalike konveierite etappide arvus ja käsu töötluse jaotamises etappide vahel.
Superskalaarsus. Konveieri konfliktideta töö loob head eeldused käskude üheaegseks täitmiseks. Superskalaarseteks nimetatakse protsessoreid, mis suudavad korraga täita üle ühe käsu. Paralleelselt töötavate või mitut käsku korraga töötlevate töötlusmoodulite olemasolu tõttu konveieris nimetatakse neid ka mitmekonveierilisteks protsessoriteks.

Siirete (hargnemiste) ennustamine.(Branch Prediction)

Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust.

Peidikmälu, vahemälu (Cache).

Ajutine salvestus koht, kuhu korduvalt kasutatavaid andmetele saab salvestada, tagades kiire juurdepääsu.

Arvuti mälu

Mälu hierarhia arvutis (Memory hierarchy)

• registermälu (registers)
• peidikmälu e. vahemälu (cache)
• põhimälu (main store)
• välismälu

Arvuti mälu klassifikatsioon (Computer memory classification)

• jaotus pöördumise viisi järgi
  1. suvapöördus
  2. jadapöördus
• jaotus info säilitamise põhimõtte järgi
  1. pooljuhtmälu
     1. muutmälu
     2. püsimälu
  2. magnetmälu
  3. optiline mälu

Staatiline pooljuht suvapöördusmälu (Static RAM)

SRAM e. Staatiline mälu - trigerite peal. Ümberkirjutust pole vaja. static RAM kiire, aga väike maht, unipolaarne.

Dünaamiline pooljuht suvapöördusmälu (Dynamic RAM)

DRAM e. Dünaamiline mälu - vajalik tsükliline info uuendamine. Info kandjaks on kondensaator.

Püsimälu (ROM - Read Only Memory)

ROM- püsimälu - kasut. alglaadimisprogrammide hoidmiseks. Kustutada ei saa, saab ainult lugeda infot.

Optilised mäluseadmed (Optic memory)

1. vaid CD (CD ROM)
2. kirjutatav CD (CD-R, CD-Recordable)
3. ümberkirjutatav CD (CD-RW, CD-ReWritable)
4. DVD (Digital Versatile Disk, Digital Video Disk) seade
5. holograafiline salvesti

Erinevate pöördus viisidega mälud ( pinumälu (Stack, LIFO), puhvermälu (FIFO), assotsiatiiv mälu )

Pinumälu - LIFO e. “last in, first out”. registrisse viimasena kantud andmed saab esimesena välja

Puhvermälu - FIFO e. “first in, first out”. registrisse esimesena kantud andmed saab esimesena välja.

Assotsiatiivmälu - “Content-Adressable Memory” – CAM, võimaldab (üli)kiire otsimise. Erinevalt RAM'ist, kus antakse mälu aadress ja saadakse sisu; Siis assotsiatiivmälu puhul antakse sõne, CAM otsib oma kogu mälust, kas otsitavat sõne seal leidub. Kui leidub, tagastatakse loetelu, kust sõne leiti.

Käsusüsteem ja adresseerimine

Käsuformaadid ja käsusüsteem (Instruction set)

Käsu pikkus ja mälusõna laius.

• Ühe aadresiga arvuti - koosneb KK

Kasutuatakse nn akumulaatorit. Näit R=P+Q. Lae akumulaatorisse P, lisa akumulaatorile Q, salvesta akumulaator R sisse. Ühe-aadressi masinaid kasutatakse odavates, low-performance kontrolllerites.

• 1. Operandi/Resultaadi pikk aadress.
• Kahe aadressiga arvuti - koosneb KK
  1. Operandi pikk aadress
  2. Operandi/Resultaadi pikk aadress
• Kolme aadressiga arvuti- KK
  1. Operandi pikk aadress
  2. Operandi pikk aadress
  3. Resultaadi pikk aadress
• 1,5 aadressiga arvuti - koosneb KK
  1. Operandi/Resultaadi pikk aadress
  2. Operandi/Resultaadi lühike aadress

Lisaks

• Pikk aadress - mäluaadress (mäluoperant [M]),
• Lühike aadress - registriaadress [Reg].

Adresseerimise viisid (Addressing modes)

1. Vahetu adresseerimine - operant kohe käsus ehk operand antakse koos käsuga, mälus on koos käsukood ja operant
2. Otsene adresseerimine - Käsu juurde kuulub aadress ehk käsuga antakse ette operandi aadress, mille järgi see sealt ka leitakse
3. Kaudne adresseerimine - aadressi aadress. kõigepealt leitakse mälust operandi aadress ja seejärel teisest mälupesast operand
4. Antoinkreventne adresseerimine - loetakse operant välja ja aadress säilitatakse modifitseeritult. LIFO- pinumälu, Pinuosuti (Stack Pointer), CP+1 liidetakse.
5. Autodekrementne - lahutamine. sarnane kaudsega, enne operandi adresseerimist kahandatakse registri sisu 2 või 1 võrra
6. Segmenteerimine - vanem osa aadr.-st hoitakse lehekülje nr alles ja modifitseeritakse.
7. Adresseerimine indekseerimisega - käsu juurde kuulub pikk baasaadress ja liidetaske juurde nihe, mis annab uue aadressi.
8. A. baseeerimisega - Käsukoodi juurde kuulub nihe, mis võib olla lühem kui pikk aadress.
9. A. baseerimine ja indekseerimisega - liidetakse kõik (baas kui ka indeks) kokku.
10. Suhteline adresseerimine - PC - käsuloendur + Nihe ja saadakse uus aadress ehk antakse operandi aadress käsuloenduri prog. jooksva aadressi suhtes. Operandi aadress leitakse käsuloenduri ja juhtaadressi summeerimisega

Mikroarvuti riistvara

Erinevad siinid ja nende osa andmevahetuses

• Andmesiinid - toimub andmevahetus mõlemas suunas.
• Aadresssiin - määrab ära maksimaalse adresseeritava mälu, pesa, kui ka sise-väljund aadressi.
• Juhtsiin - komplekt juhtsignaale mõlemas suunas.
• Siinidraiver - element, mis eraldab siinist mingi seadme.

Mikroprotsessori juurde kuuluvad komponendid ( Supporting System)=

Siini kontroller (Bus controller)

Siini kontroller on register, kus säilitatakse infot siinitsükli kohta

Mälu otsepöördus reziimi kontroller (DMA controller)

Korraldab ise andmevahetuse, st. ei nõua protsessori sekkumist. Haarab juhtsiinid enda alla. Andmevahetus läbi DMA kontrolleri.

Programmeeritav katkestuste kontroller (Programmable interrupt controller)

• Andmevahetus katkestustega - antakse aktiivsus sisend-väljund seadmetele
• Ilma katkestuseta andmevahetus - kõik väljundseadmed on passiivsed ja protsessor määrab ära pöördumise ja lahendab prioriteedi probleemi.

Sisend-väljund seadmed

Klaviatuur (Keyboard)

• mehaaniline klaviatuur Mechanical Keyboard
  1. töötab mehaanilisel vibratsioonil, kus kontaktide kokkupuudet ei esine, mille tingivad magnetid
  2. võimaldab edastada korraga kui 3 klahvi vajutust - vaid PS2 klaviatuuride puhul, muul juhul sõltub mudelist
• mittemehaaniline Nonmechanical Keyboard
  1. Algandmed saatakse alternatiivsel viisil, nt: laserkuvanguga klaviatuur
• klaviatuuri skaneerimise kood Scan Code
  1. pärast pordi programmeerimist, toimub
     1. 0-se veeru skanneerimine
     2. 1-se veeru skanneerimine

Hiir ja juhtkang (Mouse and joystick)

• mehaaniline hiir
  1. kasutatkse 'muna' mis liikudes kaneb liikuma x- ja y- suunalised rollerid
  2. rollerite küljes on indekseeriv ratas, mis mehhaaliliselt loendab
  3. andmed saadetakse analüüsimiseks mikrokontrollerisse
• optilis mehaaniline hiir
  1. kasutatkse 'muna' mis liikudes kaneb liikuma x- ja y- suunalised rollerid
  2. rollerite küljes on indekseeriv ratas, mida analüüsib led tuluke ja phototansistoriga
  3. andmed saadetakse analüüsimiseks mikrokontrollerisse
• optiline hiir
  1. led tuluke valgustab peeglit, mis valgustab pinda millel hiir asetseb või lähedalt möödub
  2. photo optiline sensor teeb kindlaks peegeldunud andmetest hiire liikumise suuna
• juhtkang Joystick
  1. x- ja y- teljelineliikumist analüüsitakse

Kuvar (Display)

CRT (Cathode Ray Tube) kuvar

• Küte loob heleduse
• Heledus fokuseeritakse ja kantakse suunavale kallutus mähisele
  • Ekraanil kujutise moodustamiseks valgustatakse ühte punkti teatid aeg, selle eeest hoolitseb punkti kell
  • Ekraan jaotub kuvatavate punktide põhjal ridadeks ja veergudeks, millest moodustub punkti aadress
  • Tsüklite arvu mida jõutakse sekundis ekraanile kuvada iseloomustab x mhz

Printer

laserprinter (Laser Printer)

Laseriga ioniseeritakse üks toru ära nendest kohtadest, kuhu on vaja teksti. Siis lastakse see toru tahmaanumasse ja ioniseeritud kohtadele jääb tahm kinni. Siis pannakse paber vastu toru ja alles siis kuumutatakse tahm paberi külge kinni.

Skanner

Seda mis digitaliseerib paberilt infot. Näiteks fotode arvutisse tõmbamiseks

Spetsiaalse riistvara

Spetsiaalse riistvara realiseerimise võimalused

Programne realisatsioon

universaalarvuti (PC)

mikrokontroller

Riistvaraline realisatsioon

oma mikroskeem (Full Custom Design, ASIC - Application Specific Integrated Circuit )

• vaid suurte seeriate puhul odav toota
• väiksem komponentide arv
• suurem komponentide tihedus (väiksem energiakulu, suurem töökiirus)
• muutusi on raske implementeerida
• pikk juurutamise protsess

toorikute baasil valmistatud mikroskeem ( Semicustom Design )

• ventiilimaatriks (Gate Array)
• standard komponendid (Standard Cells)

Toodetakse massiivses koguses, mis viib hinna alla

Komponente saab kasutada oma mikrosekeemidel, kui ka PC osadena

Programmeeritav loogika

riistvara programmeerimise tehnoloogiad

SRAM transistorid ( SRAM Transistors)

• funktsionaalseid plokke ja trigereid juhivad SRAM trigerid
• Ühenduselemendid on samakristalli pinnal
• Pole destruktiivne ja on ümberprogrammeeritav
• Saab valmistada CMOS tehnoloogias kooskõlas
• Elemendid on suured ja nõuavad toidet, maandust, sisend ja väljundliine

Põletatavad ühendused ( Fuse, Anti Fuse )

• Programmeerimine on destruktiivne- põletatud ühendus pole taastatav
• Programmeeritakse oluliselt kõrgema pingega
• Sobivad multipleksoritee valmistamiseks
• Skeemist pole võimalik välja lugedakonfiguratsioonifaili
• Vajab väga õhukest isolatsioonikihti

Ümberprogrammeeritava püsimälu tehnoloogia ( EPROM Transisitors )

• Pole destruktiivne
• Puuduseks on laengute hajumine (Flash'i puhul ka ligikaudne maksimaalne lugemiste arv)
• Saab valmistada CMOS tehnoloogias kooskõlas
• Flash'i ja EEPROM'i saab programmeerida mikroskeemi eraldamata

disjunktiivset normaalkuju realiseerivad lihtsamad maatriks-struktuurid (PAL - Programmable Array Logic, PLA -Programmable Logic Array)

Kasutatakse loogikafunktsioonide rauda panemiseks. Ümberprogetavates on MOS transistoridd ujuvpaisuga.

• PAL (Program array logic) - koosneb AND- ja OR-tüüpi maatriksist. Kitsendus: OR-maatriks on ära fikseeritud.
• PLA - koosneb AND- ja OR-tüüpi maatriksist. Mõlemad on programmeeritavad.

kasutaja poolt programmeeritavad maatriks-struktuurid (FPGA - Field Programmable Gate Array)

loogikablokid (Logic Blocks)

• LUT-Look-Up-Table
• multipleksorid
• trasistorpaarid

sisend-väljund blokk (I/O Cell)

ühendusressursid (Routing Resources)

erinevad arhitektuurid

FPGA-de projekteerimine

1. Riistavara kirjeldus (booli funktsioonid, loogikasekkemid,...)
2. Loogiline optimeerimine/minimeerimine
3. üleande jaotamine Technology Mapping
4. paigutus Placement
5. trasseerimine Routing
6. Programmeerimine

Erinevate spetsiaalse riistvara realiseerimise võimaluste kasutusvaldkonnad ja võrdlus

• prototüübid
• seeriatootmine