Circuitos integrados

Prévia do material em texto

Classificação de Circuitos 
Integrados
Prof. Vinicius R. Martins
Classificação de Circuitos 
Integrados
• Componentes e módulos lógicos
• Microprocessadores
• Microcontroladores
• DSP (Processador Digital de Sinais)
• PLD (Dispositivo Lógicos Programáveis)
→ PLA
→ PAL
→ CPLD
→ FPGA
Circuitos Integrados
Circuitos Integrados
Níveis de integração:
• SSI (Small-Scale Integration)
• MSI (Medium-Scale Integration)
• LSI (Large-Scale Integration)
• VLSI (Very Large-Scale Integration)
• ULSI (Ultra Large-Scale Integration)
Módulos Programáveis
• Idealmente, um número grande de portas 
deve ser empacotado por chip, de forma que 
a implementação de uma rede possa ser 
obtida com um número menor de módulos, 
menos ligações fora dos chips e retardos 
menores.
• São utilizados para implementar funções não 
disponíveis em módulos-padrão.
Módulos Programáveis
• São caracterizados por terem uma 
estrutura padrão (fixa) e são 
personalizados (programados) para uma 
função particular ou na última etapa de 
fabricação ou quando o módulo for 
incorporado a um sistema.
SPLD – Simple Programmable 
Logic Device
Dispositivos Lógicos Programáveis Simples
• Dezenas de portas
• PLA – Programmable Logic Array
• PAL – Programmable Array Logic
PLA - Programmable Logic Array
Matriz Lógica Programável
PAL - Programmable Array Logic
Lógica de Matriz Programável
- Mais rápida, com mais entradas e com mais 
mintermos que a PLA, porém menos flexível.
- Possui uma matriz de portas lógicas AND 
programáveis nas entradas e uma matriz de 
portas lógicas OR fixa nas saídas.
- PAL’s mais sofisticados possuem em sua 
estrutura portas lógicas XOR, Flip-flops, 
multiplexadores e Buffer’s de realimentação.
PAL - Programmable Array Logic
PAL - Programmable Array Logic
PSA - Programmable Sequential Array
Matriz Seqüencial Programável
• CPLD: Complex Programmable Logic Device
Implementa uma matriz seqüencial programável
• Centenas de portas
FPGA
Field Programmable Gate Array
Matriz de Portas Programáveis no Campo
• Dezenas de milhares a mais de um 
milhão de portas.
• Permite a realização de sistemas 
complexos em um único chip.
FPGA – Organização de um chip
FPGA - Programabilidade
Duas abordagens básicas:
• FPGAs Reprogramáveis (baseadas em 
SRAM - memória estática de acesso 
aleatório)
– As SRAMs definem as interconexões
– FPGAs voláteis
• FPGAs OTP (One-time programmable)
– Interconexões com antifusíveis
Xilinx Spartan-3 FPGA
Lógica programável x ASICS
 FPGAs
 Hardware mais lento
 Menos gates por chip
 Mais consumo de potência
 Alto custo por gate
 Fácil mudança de processos
 Sem layout e projeto físico
 Rapidez na correção de falhas: minutos
 Pode adicionar novas funções 
facilmente
 Customização no campo
 ASICs
 Hardware mais rápido
 Mais gates por chip
 Low power
 Baixo custo por chip
 Difícil mudança de processos
 Layout e projeto físico
 Correção lenta de falhas: semanas
 Hardware permanente, mudanças 
requer novo projeto
Características dos Módulos 
Programáveis
• O custo de um CI depende mais do número de 
pinos do que do número de portas incluído no 
chip. Assim, um chip programável não é mais 
caro que um padrão com mesmo número de 
pinos.
• O custo de um CI depende muito do número de 
chips do mesmo tipo produzido. Os módulos 
programáveis são usados em muitas aplicações.
• O custo de um sistema depende do número de 
chips usados. Devido às funções que podem 
realizar, os módulos programáveis reduzem o 
número de chips necessários.
• Um módulo programável no campo permite 
modificações mais fáceis das funções que ele 
implementa do que outras abordagens.
Características dos Módulos 
Programáveis
• Um grande número de circuitos podem ser colocados 
em um pequeno dispositivo, reduzindo o espaço 
ocupado.
• Economia no custo de produção cai drasticamente 
desde que os CIs sejam produzidos em larga escala.
• São mais confiáveis que componentes discretos devido 
a redução de interconexões externas. 
• Redução drástica no consumo de energia elétrica com a 
miniaturização de circuitos.
• Devido a baixa potência dissipada a refrigeração 
também é bastante reduzida.
Vantagens dos Circuitos Integrados
• Em geral não podem trabalhar com altas correntes 
devido a dissipação térmica excessiva.
• Não podem implementar facilmente certos dispositivos 
elétricos, como indutores, transformadores e grandes 
capacitâncias.
• Devido as características de baixa potência dos Cis, de
uma maneira geral, estes dispositivos são mais
apropriados para processamento de dados.
Desvantagens dos Circuitos 
Integrados