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2024-04-16T12:54:23Z

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Eine '''programmierbare logische Schaltung''', häufig auch in deutschsprachiger Fachliteratur als '''Programmable Logic Device''' oder kurz '''PLD''' bezeichnet, ist ein [[Elektrisches Bauelement|elektronisches Bauelement]] für [[integrierter Schaltkreis|integrierte Schaltkreise]].
Anders als logische [[Logikgatter|Gatter]], die eine feste Funktion vorgegeben haben, erhalten PLDs erst nach der Herstellung ihre Funktion durch die entsprechende [[Programmierung]] (Konfiguration). PLD ist der Oberbegriff für Logik-IC-Technologien wie [[Programmable Array Logic|PAL]], [[Programmierbare logische Anordnung|PLA]], [[Programmable Array Logic#Generic Array Logic (GAL)|GAL]], [[Complex Programmable Logic Device|CPLD]]<ref>Erwin Böhmer, Dietmar Ehrhardt, Wolfgang Oberschelp: ''Elemente der angewandten Elektronik.'' 15. Aufl. Vieweg Verlag, Wiesbaden 2007, Gliederung der PLDs S. 418 (Kapitel „ROM, PLD und PAL“ auf S. 268–269, Aufbau und Programmierung von GALs im Anhang S. 418–419).</ref> und für neuere Technologien wie [[Field Programmable Gate Array|FPGAs]].

== Unterscheidung nach Komplexität ==
Beispiele unterschiedlich komplexer PLDs sind (in aufsteigender Komplexität):
[[Datei:Programmable Logic Array.svg|mini|250px|Grundprinzip eines PLA]]
Einfache programmierbare logische Schaltungen bestehen meist aus einem [[Feld (Datentyp)|Array]] aus [[Und-Gatter|UND]]-Verknüpfungen gefolgt von einem Array aus [[Oder-Gatter|ODER]]-Verknüpfungen.
* [[Programmable Read-Only Memory]] (PROM) Ein PROM stellt ein festes UND-Array mit einem programmierbaren ODER-Array bzw. eine [[Lookup-Tabelle]] (LUT) dar.
* [[Programmable Array Logic]] (PAL) bzw. Generic Array Logic (GAL) Ein PAL stellt ein programmierbares UND-Array mit einem festen ODER-Array dar. Ein GAL ist im Gegensatz zu einem PAL wiederbeschreibbar.
* [[Programmierbare logische Anordnung]] (PLA) Bei einem PLA sind sowohl das UND-Array als auch das ODER-Array programmierbar.

PLAs wurden meistens eingesetzt, um sogenannte [[Glue Logic]] zu ersetzen. Inzwischen werden sie kaum noch eingesetzt und sind durch folgende PLDs ersetzt worden.

* [[Complex Programmable Logic Device]] (CPLD) Ein CPLD besteht aus Blöcken, die ein PLA, Ein- und Ausgangsblöcke sowie eine programmierbare Rückkopplung enthalten. Diese Blöcke können untereinander verbunden werden. In der Regel ist für jeden I/O-Pin auch ein [[Flipflop]] enthalten.
* [[Field Programmable Gate Array]] (FPGA) Ein FPGA besteht ähnlich wie ein CPLD aus untereinander vernetzten Blöcken, jedoch sind diese komplexer. Ein Block besteht hier aus Flip-Flops und LUTs. Auch die Möglichkeiten, diese Blöcke untereinander zu verbinden, sind gegenüber dem CPLD stark erweitert. Ein FPGA enthält oft auch fertige Funktionsblöcke wie RAM, PLLs oder ganze CPU-Kerne.

CPLDs wie FPGAs bieten außerdem oft programmierbare I/O-Zellen, die es erlauben, verschiedene Signalschnittstellen (z. B. [[Transistor-Transistor-Logik|TTL]], [[Peripheral Component Interconnect|PCI]] oder [[LVDS]]) an den Baustein anzuschließen. Siehe auch: [[Field Programmable Gate Array#Unterschiede zu CPLDs|Unterschiede von CPLDs zu FPGAs]]

== Unterscheidung nach Programmierbarkeit ==
* Maskenprogrammiert Hier wird die Konfiguration schon bei der Produktion des Bauteils festgelegt (siehe [[Gate-Array]]). Sollen FPGAs in großen Stückzahlen eingesetzt werden, können diese bei einigen Herstellern maskenprogrammiert geordert werden. Dies spart zusätzliche Produktionsschritte und die zur Konfiguration notwendigen externen Bauteile.
* [[One Time Programmable]] (OTP) Hier gibt es die Programmierung durch Durchbrennen von Verbindungen (Fusible-link) oder das Schaffen von Verbindungen bei der [[Antifuse]]-Technologie.
* [[Erasable Programmable Read Only Memory]] (EPROM) Die EPROM-Programmierung wurde meist nur bei PLAs eingesetzt.
* [[Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory]] (EEPROM) oder [[Flash-Speicher|Flash]] GALs sind EEPROM programmiert und können deshalb im Gegensatz zu PALs wiederverwendet werden. Die Konfiguration von CPLDs findet in der Regel über Flash-Speicher statt. Die Programmierung über EEPROM bzw. Flash hat den Vorteil, dass das Bauteil sofort nach dem Einschalten fertig konfiguriert zur Verfügung steht.
* [[Static Random Access Memory|SRAM]] basiert Die Konfiguration von FPGAs ist in der Regel SRAM-basiert. Diese muss nach dem Einschalten des FPGAs erst in den Baustein geladen werden, entweder durch ein Konfigurations-PROM oder einen angeschlossenen [[Mikroprozessor]]. Ein FPGA kann sogar während des Betriebes ganz oder teilweise neu programmiert werden, z. B. um einen laufenden Verarbeitungsalgorithmus zu ändern. Ein Anwendungsgebiet dafür ist das [[Reconfigurable Computing]].

== Siehe auch ==
* [[Configurable Logic Block]]

== Literatur ==
* A. Auer: ''PLD-Handbuch, Tabellen und Daten, Mikroelektronik 6.'' Hüthig-Verlag, Heidelberg 1990, ISBN 978-3-7785-1991-2.
* Erwin Böhmer, Dietmar Ehrhardt, Wolfgang Oberschelp: ''Elemente der angewandten Elektronik.'' 15. Aufl. Vieweg Verlag, Wiesbaden 2007, Kapitel ROMs, PROMs und PLDs. (ROM, PLD und PAL auf S. 268–269, Aufbau und Programmierung von GALs im Anhang S. 418–419, Gliederung der verschiedenen PLD-Technologien S. 418).

== Weblinks ==
{{Commonscat|Programmable logic devices|Programmierbare logische Schaltung}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste programmierbare Logik}}

[[Kategorie:Programmierbare Logik]]
[[Kategorie:Integrierter Schaltkreis]]

Programmierbare logische Schaltung - Versionsgeschichte

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