可编程逻辑阵列（PLA）简介

　　电子发烧友网核心提示：PLA，ProgrammableLogicArray的简称，意为可编程逻辑阵列。本文将着重介绍可编程逻辑阵列PLA的一些基本概念、类型以及基础应用。

　　一.PLA的基本概念

　　可编程逻辑阵列原文是英文的ProgrammableLogicArray，简称PLA，是一种可编程逻辑装置，它的与阵列（AND array）和或阵列（OR array）均为可编程，输出电路为不可组态。又叫做FPLA（field-programmable logic array）。可编程逻辑阵列PLA是一种可程式化的装置，可用来实现组合逻辑电路。PLA具有一组可程式化的AND阶，AND阶之后连接一组可程式化的OR阶，如此可以达到：“只在合乎设定条件时才允许产生逻辑讯号输出。”

　　可编程逻辑阵列（可编程逻辑控制器）PLA如此的逻辑闸佈局能用来规划大量的逻辑函式，这些逻辑函式必须先以积项（有时是多个积项）的原始形式进行齐一化。

　　从实现逻辑函数的角度看，对于大多数逻辑函数而言，并不需要使用全部最小项，尤其对于包含约束条件的逻辑函数，许多最小项是不可能出现的。PROM的“与” 阵列固定地产生n个输入变量的全部最小项。因此，PROM的“与”阵列不能获得充分利用而造成硬件浪费，使得芯片面积的利用率不高。为了克服PROM的不足，产省了一种“与”阵列和“或”阵列均可编程的逻辑器件，即可编程逻辑阵列PLA（可编程逻辑控制器件）。

　　二.PLA的类型

　　PLA可分为组合可编程逻辑阵列PLA和时序可编程逻辑阵列PLA两种类型。

　　1.组合可编程逻辑阵列PLA

　　逻辑结构：由一个“与”阵列和一个“或”阵列构成，“与”阵列和“或”阵列都是可编程的。

　　在可编程逻辑阵列PLA（可编程逻辑控制器件的发展）中，n个输入变量的“与”阵列不是产生2n个“与”项，而是有P个与门就提供P个“与”项，每个“与”项与哪些变量相关可由编程决定。“或”阵列通过编程可选择需要的“与”项相“或”、形成“与-或”函数式。

　　由PLA实现的函数式是最简“与-或”表达式。PLA的存储容量不仅与输入变量个数和输出端个数有关，而且还和它的“与”项数（即与门数）有关，其存储容量用输入变量数（n）、与项数（p）、输出端数（m）来表示。

　　2.时序可编程逻辑阵列PLA

　　逻辑结构：由“与”阵列、“或”阵列和一个用于存储以前状态的触发器网络构成。

　　触发器网络中包含若干触发器，它们的输入接受“或”阵列输出及时钟脉冲、复位信号的控制，其输出反馈到“与”阵列，用来和现有输入一起产生“与”项输出。

　　可编程逻辑阵列设计方法是指用户通过生产商提供的通用器件自行进行现场编程和制造，或者通过对与或矩阵进行掩膜编程，得到所需的专用集成电路。

　　采用可编程逻辑阵列PLA进行逻辑设计，可以十分有效地实现各种逻辑功能。相对PROM而言，PLA更灵活、更经济、结构更简单。用PLA设计组合逻辑电路时，一般首先将给定问题的逻辑函数按多输出逻辑函数的化简方法简化成最简“与-或”表达式，然后，根据最简表达式中的不同“与” 项以及各函数式的“与”项之和分别构成“与”阵列和“或”阵列，并画出阵列逻辑图。

　　三.可编程逻辑阵列PLA的应用

　　在可编程逻辑阵列PLA的应用中，有一种是用来控制资料路径，在指令集内事先定义好逻辑状态，并用此来产生下一个逻辑状态（透过条件分支）。

　　举例来说，如果目前机器（指整个逻辑系统）处于二号状态，如果接下来的执行指令中含有一个立即值（侦测到立即值的栏位）时，机器就从第二状态转成四号状态，并且也可以进一步定义进入第四状态后的接续动作。因此PLA等于扮演（晶片）系统内含的逻辑状态图（statediagram）角色。

　　除了可编程逻辑阵列PLA外，其他常用的可程式逻辑装置还有可程式阵列逻辑（PAL）、複杂可程式逻辑装置（CPLD）以及现场可程式逻辑闸阵列（FPGA）。

　　要注意的是，虽然可程式逻辑阵列一词中带有“可程式”一字，但不表示所有的PLA都是具有现场性的可程式化能力。事实上许多都属遮罩性的可程式化，性质与ROM相同，必须在晶片製造厂内就执行与完成程式化设定，尤其是内嵌于电路较複杂的晶片（例如：微处理器）的PLA多属此种程式化方式。

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