논리회로 PLA, PAL ( Programmable Logic Array, Programmable Array Logic, 프로그래밍 방식, 현장 프로그래밍)

프로그래머블 기억소자

 

자유로운 프로그래밍이 가능한 어레이 형태의 기억장치이다. Programmable Logic Array (PLA)는 AND 평면과 OR 평면을 각각 프로그래밍하여 곱항의 합을 구현한다. 읽기 전용 메모리 ROM은 비트 단위로 프로그래밍이 가능하며 OR평면으로 활용하여 논리회로를 구성한다 

 

프로그래밍 방식

 

스위치 제조 방법에 따라

마스크 프로그램 방식, 현장 프로그램 방식이 있다. 

 

현장 프로그래밍은 반도체 금속층 마스크를 사용하는 대신 퓨즈를 사용한다. PLD 내 각 프로그래밍 접점은 퓨즈로 되어 있다. 

 

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반퓨즈 (anti-fuse)

- 프로그래밍되기 전에는 저항이 커서 개방회로로 동작한다. 정상적인 전원 전압보다 조금 더 높은 전압을 두 도선 사이에 가하면, 두 도선을 전기적으로 분리시키고있는 고저항 물질이 녹아버리거나, 낮은 저항 상태가 되어 접속상태가 된다. 

 

PLA ( Programmable Logic Array )

 

PLA는

(AND게이트들로 이루어지는 AND 평면) + (OR 게이트들로 이루어지는 OR평면) + (반전 출력을 위한 NOT 게이트) 이들간의 연결 관계를 프로그래밍하기 위한 스위치이다. 추가적으로 AND - OR - NOT 게이트 순서로 작성된다.

 

장점으로는 AND와 OR를 모두 가능하기 때문에 유동적으로 설계가 가능하다는 장점이 있다. 

 

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설계 예를 들어보겠다.

 

 

이런 출력값이 있다고 하면, 논리식의 간소화를 카르노 맴을 이용하든 법칙을 이용하여 구할 수 있다. 

F1과 F2의 출력을 구하는 방법을 카르노맴을 이용하여 보자면 아래와 같다.

 

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여기서 곱합의 수가 가장 적은 F1' 과 F2 의 조합을 찾았다. F1과 F1'의 곱항의 수가 똑같지만 F2와 비교했을 때, 중복되어 곱항을 하나로 표시할 수 있기 때문에 F1'을 사용한다.

 

 

식의 프로개르밍 표를 보면 아래와 같다. 

 

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이렇게 곱항의 조합을 AND와 OR로 표시하여 표를 나타낸다. 이렇게 나타낸 표를 가지고 논리도를 작성하면 설계가 끝난다.

 

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 PAL ( Programmable Array Logic )

 

OR 평면에서 출력에 플립플롭을 달아서 출력의 직전 상태를 기억할 수 있는 순차논리회로를 구현한다.

각 출력은 AND 프로그램 배열의 입력으로 피드백되기 때문에 손쉽게 구현가능하다.

즉, AND 평면만 프로그래밍이 가능하다.

 

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