Menu

Daxil olun Qeydiyyat

Mikrokontroller Texnikasi

PLİC-lərin arxitekturları və proqramlaşdırılması texnologiyaları

PLİC-lərin arxitekturları və proqramlaşdırılması texnologiyaları

PLİC-lərin daxili strukturu ümumi halda çoxsaylı proqramlanan məntiqi bloklardan ibarət olur(şək.2.1).Bu blokların mürəkkəblik dərəcəsinə görə PLİC-lər xırda və iri modullu ola bilər. Xırda modullu arxitekturda hər bir modul çox sadə funksiyaları yerinə yetirir (şək.2.2a,b,c,e) və bunlar,əsasən, əlaqələndirici məntiqi sxemlərin,bircinsli olmayan idarəedici strukturların gerçəkləndirilməsi üçün istifadə edilir.Belə strukturlar həmçinin sistolik alqoritmlərin (kütləvi paralellik hesabına çox effektiv icra edilən funksiyaların) gerçəklənməsi üçün daha çox əlverişlidir. Iri modullu arxitekturda hər bir məntiqi blok çoxsaylı məntiqi elementlərdən (məsələn,hər biri 4 girişli olmaqla 4 ədəd həqiqilik cədvəlini gerçəkləşdirən məntiqi sxem, 4 ədəd multipleksor (MUX),4 ədəd trigger və digər məntiqi elementlər ) ibarət olur (şək.2.2d). Daha iri modul isə nisbətən mürəkkəb strukturlu alqoritmik elementlər (məsələn,siqnalların rəqəmli emalı prosessoru ,yaxud MP) üzərində qurulur . Iri modullu arxitekturun elementləri müəyyən alqoritmik funksiyanı (məsələn,sürətli Furye çevrilməsini-SFÇ) yerinə yetirən sxem ,yaxud ümumi təyinatlı MP kimi gerçəkləşdirilə bilər. PLIC- lərin tərkibinə inteqrə edilmiş bloklar (multipleksor,cəmləyici,yaddaş,MP nüvəsi) da müxtəlif tərkibli elementlərdən(ventillərdən) ibarət olur. Xırda modullu PLİC-lər üçün blok daxilində və xaricində çoxsaylı əlaqələrin olması xarakterikdir.Orta və iri modullu PLİC-lərdə bu əlaqələrin sayı azdır. Əlaqələrin çox olması gecikmənin artmasına səbəb olur. PLIC-lərin prinsipial sxemlərinin gerçəkləşdirilməsi və onlar üzərində sistemlərin yaradılması üçün müxtəlif kompüterli layihələndirmə vasitələrindən istifadə edilir. Bu vasitələr əsasən,PLIC-lərin proqramlaşdırılmasına,yəni onun daxilindəki elementlər (modullar,bloklar) arasında lazımi əlaqələrin yaradılmasına xidmət edir.Bunun üçün PLIC–nin yaradılacaq strukturuna əsasən kompüterdə konfiqurasiya edici fayl (KF) hasil edilir və PLIC daxilinə müxtəlif üsullarla yüklənir.Nəticədə proqramlanan qurğunun bütün imkanları PLIC daxilindəki konfiqurasiya edici xüsusi yaddaşın oyuqlarında gerçəkləşdirilmiş olur.

Ümumi halda PLIC-nin proqramlaşdırılmasının əsas 2 texnologiyası mövcuddur:

  • əriyən birləşmələr əsasında
  • əlaqələrin strukturunun dinamik dəyişdirilməsi əsasında

Birinci texnologiyada qurğunun strukturu KF əsasında yalnız bir dəfə proqramlana bilər. Bu halda KF konfiqurasiya edici verilənlərdən ibarət olur ki,bunlar elementlər arasında əlaqələrin yaradılması üçün istifadə edilir. İkinci texnologiyada konfiqurasiya edici yaddaşın məzmununa əsasən PLİC-nin strukturu dəfələrlə dəyişdirilə bilər.Bu prosesdə KF saxlanılması üçün statik RAM(SRAM), yaxud FLASH (EEPROM) tipli yaddaş istifadə edilir. Əgər KF-nın yadda saxlanılması üçün SRAM istifadə edilirsə,onda KF konfiqurasiya edici bitlər axınından ibarət olur ki,onlar proqramlanan məntiqi elementlərin vəziyyətini təyin edir. Həmçinin KF konfiqurasiya edici əmrlərdən ibarət ola bilər ki, onlar konfiqurasiya verilənlərinin necə istifadə ediləcəyini müəyyən edir. EEPROM,yaxud FLASH əsasındakı PLİC-qurğular SRAM halında olduğu kimi proqramlanır,lakin enerji kəsildikdə KF saxlanılmış olur.

Statik RAM(SRAM) əsasında PLIC- texnologiyası. .PLIC daxilindəki ventillərin birləşməsi konfiqurasiyasını yadda saxlamaq və dəfələrlə yenidən proqramlamaq üçün Statik RAM istifadə edilir.Bu texnologiyanın üstünlüyü:

  • yeni variantları cəld yoxlayıb gerçəkləşdirmər olur
  • yeni standartlara və protokollara uyğunlaşdırmaq asandır

Konfiqurasiya məlumatının yadda saxlanılması üçün SRAM texnikasının istifadə edilməsinin üstünlüklərindən biri də odur ki, SRAM texnologiyasının inkişafı ilə bütün yeni imkanlar PLIC-nın daxili yaddaşında da öz əksini tapır. SRAM əsasında proqramlanan PLIC-lərin çatışmazlığı kimi aşağıdakıları göstərmək olar: Sistem gərginlik şəbəkəsinə hər dəfə yenidən qoşulduqda PLIC-nin konfiqurasiya edilməsi təkrar olunmalıdır. Yenidən konfiqurasiya edilməsi üçün xarici yaddaş mikrosxemi istifadə edilməli,yaxud PLIC-nin daxilinə MP inteqrə edilməli olduğundan layihələndirilən sistemin dəyəri artır.Bundan əlavə gərginlik şəbəkəsinə yeni qoşulmuş belə PLIC-nın müəyyən standart funksiyanı (öz-özünü yoxlama,bütövlükdə sistemin testləşdirilməsi) yerinə yetirməsi üçün onun ilkin proqramlanması da vacibdir. SRAM əsasındakı PLIC-qurğularda intellektual mülkiyyətin (İP-İntelectual Properity) qorunması.SRAM yaddaşı enerjidən asılı olduğundan bu halda PLIC-qurğunun proqramlanması üçün KF hər hansı formada xarici yaddaş mikrosxemində yadda saxlanılmalıdır.Hazırda KF-nın məzmununu oxunaraq uyğun sxemin,yaxud həqiqilik cədvəlinin generasiyası üçün müxtəlif kommersiya vasitələri mövcuddur. Ümumi halda KF-nın dərk edilərək ondan məntiqin hasil edilməsi trival məsələ hesab edilmir. Lakin buna baxmayaraq İP-nin “yarılması” istiqamətində çalışan kompaniya və mütəxəssislərin varlığını nəzərə alaraq SRAM əsasında PLIC-lərdə İP-nin mühafizəsi aktual olaraq qalmaqdadır.Bu məqsədlə KF-da “bitlərlə axınlı şifrələmə”prinsipi dəstəklənir.Bu halda KF-nın axırıncı versiyası xarici yaddaş mikrosxeminə şifrələnmiş şəkildə yazılır.Şifrənin açarı isə PLIC-nin SRAM oyuqları üzərində qurulmuş xüsusi registrə JTAG portu vasitəsilə yüklənir.Qurğuya KF yüklənərkən bu açar KF –ni deşifrə edir. KF-nın şifrələnmiş şəkildə yüklənməsi buradakı məlumatın oxunmasını qeyri-mümkün edir.Layihələndirmə prosesində şifrələnmiş KF –dən istifadə etmək olar. Xarici yaddaş mikrosxemindən istifadə edilməklə SRAM texnologiyalı PLIC-qurğunun çatışmazlığından biri də odur ki,çap lövhəsi üzərində ehtiyat qida batareyası lazımdır ki, PLIC şəbəkə gərginliyindən açıldıqdan sonra şifrənin açarı olan registrin məzmunu yadda saxlanılsın.

Əriyən birləşmələr əsasında PLIC texnologiyası. Sistemin gərginlik şəbəkəsinə qoşulması halında proqramlanan SRAM texnologiyalı PLIC-dən fərqli olaraq əriyən birləşmələr əsasında PLIC-qurğu proqrammator vasitəsilə proqramlanır və aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:

  • qida gərginliyindən açıldıqda PLIC-dəki KF silinmir,sistem işə qoşulduqdan dərhal sonra işə hazır olur
  • enerjidən asılı olmadığından PLIC-qurğu KF-nı yadda saxlamaq üçün xarici yaddaş mikrosxeminin olmasını tələb etmir.Nəticədə sistemin ümumi dəyəri azalır və çap lövhəsi üzərində az yer tutur.
  • PLIC daxilindəki birləşmələrin strukturu “sərt” olduğundan xarici radiasiya təsirlərinə məruz qalmır.Bu, hərbi və kosmik tətbiqlər üçün çox əhəmiyyətlidir. PLIC daxilindəki digər bütün triggerlərin radiasiya təsirindən qorunmaq üçün bu triggerlər 3-qat ehtiyat formasında yaradılır,yəni sistemdə hər bir registrin 3 nüsxəsi olmalıdır.
  • KF-nin yükləyən proqrammator sistemin bir hissəsi olduğundan oradan KF oxuna bilər. Lakin bu proses iterativ olduğundan çox böyük zaman tələb edir.Çunki, proqrammator hər bir əriyən birləşməni proqramlaşdırdıqdan sonra onun düzgünlüyünü yoxlayaraq növbəti əriyən birləşməyə keçməlidir.Bundan əlavə, proqrammatorda qurğunun müvəffəqiyyətli proqramlanmasını yoxlayan xüsusi proqram avtomatik olaraq yerinə yetirilir.Odur ki, proqrammator vasitəsilə KF -nın operativ olaraq oxunması real deyildir.
  • PLIC-qurğu proqramlaşdırdıqdan sonra birləşmənin mühafizəsi üçün xüsusi birləşmələr proqramlaşdırılır.Yəni bu xüsusi birləşmənin vəziyyətindən asılı olaraq konfiqurasiyanın oxunması təhlükəsi aradan qaldırıla bilər.
  • PLIC-nin konfiqurasiyanı dəyişmək mümkün deyildir.

EEPROM və FLASH əsasında PLIC-qurğular. Bu halda PLIC-nin konfiqurasiya edici oyuqları SRAM texnologiyasında olduğu kimi sürüşdürücü registrə bənzər uzun zənciri təşkil edir.Bu qurğular sistemdən ayrılaraq proqrammator vasitəsilə proqramlaşdırılır. Proqramlaşdırıldıqdan sonra qurğudakı məlumatlar enerjidən asılı olmayacaqdır,yəni sistemə qida gərginliyi verilən kimi işə hazır olacaqdır. KF –nın mühafizəsinə gəldikdə, bu qurğularda “multibitli açar prinsipi“ (50bitdən bir neçə 100 bit) istifadə edilir. Qurğu proqramlaşdırdıqdan sonra oraya “şəxsi açar” daxil etmək olar. FLASH əsasında oyuq SRAM-ə nisbətən daha az tranzistor tələb etdiyindən PLIC-qurğu daha kompakt və daxili birləşmələrdəki gecikmələr daha azdır. FLASH və SRAM əsasında hibrid PLIC-qurğular Hər bir konfiqurasiya elementi FLASH oyuğu və onunla əlaqədar olan SRAM oyuğundan ibarətdirsə,belə PLIC-qurğu “hibrid” adlanır.Bu halda FLASH elementlər əvvəlcədən proqramlanır, sistem işə qoşularkən FLASH- oyuqların məzmunu paralel olaraq SRAM oyuqlarına köçürülür.Bu texnologiya əriyən birləşməli texnologiya kimi enerjidən asılı olmamaq xüsusiyyətinə malikdir və sistem gərginliyə qoşulan kimi işə hazır olur.Lakin ondan fərqli olaraq PLIC-qurğu sistemə qoşulmuş vəziyyətdə SRAM oyuqlarını yenidən proqramlamaq üçün istifadə etmək olar.Eyni qayda ilə FLASH vasitəsilə qurğu yenidən proqramlanır. Müxtəlif proqramlanma texnologiyası əsasında yaradılan PLIC-qurğuların xarakteristikaları cədv.2.1-də göstərilir.


Bizi dəstəkləyənlər