Vergleich von GAL und PAL: Was ist der Unterschied?

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Was ist eine GAL?

Das Gerät Generic Array Logic (auch als GAL und manchmal als Gate Array Logic bekannt) war eine Innovation der PAL und wurde von Lattice Semiconductor erfunden. Die GAL war eine Weiterentwicklung der PAL, da ein Gerätetyp eine Vielzahl von PAL-Gerätetypen ersetzen oder sogar Funktionen aufweisen konnte, die bei der ursprünglichen PAL-Gerätereihe nicht verfügbar waren. Sein Hauptvorteil bestand jedoch darin, dass es gelöscht und neu programmiert werden konnte, was es für Ingenieure einfacher machte, Prototypen zu erstellen und Designänderungen vorzunehmen.

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Video zu Generic Array Logic (GAL)

GAL-Architektur

Die GAL-Architektur besteht aus zwei Hauptteilen:

Ein variables UND-Array: Die Eingänge der Ausgangslogik-Gatter werden mithilfe dieses Arrays erzeugt.
Ein Array konfigurierbarer Ausgangslogik: Die Ausgangslogik-Gatter sind in diesem Array enthalten.

Das programmierbare UND-Array besteht aus einem Sicherungsgitter. Es ist möglich, jede Sicherung so zu programmieren, dass sie entweder offen oder geschlossen ist. Eine Sicherung verbindet zwei der Eingangspins des UND-Arrays, wenn sie geschlossen ist. Die beiden Pins sind nicht verbunden, wenn eine Sicherung offen ist. Transistoren sind in einem Gitter angeordnet, um das programmierbare Ausgangslogik-Array zu bilden. Es ist möglich, jeden Transistor so zu programmieren, dass er als UND-Gatter, ODER-Gatter oder NICHT-Gatter funktioniert. Bevor Sie ein GAL-Gerät programmieren können, müssen Sie zunächst eine Wahrheitstabelle für die Logikfunktion erstellen, die Sie verwenden möchten. Sie können das Ergebnis der Logikfunktion für jede denkbare Kombination von Eingaben in der Wahrheitstabelle sehen. Nachdem die Wahrheitstabelle erstellt wurde, können Sie das Gerät mit einem GAL-Programmierer programmieren. Die Werte der Sicherungen und Transistoren des Geräts werden vom GAL-Programmierer mithilfe der Wahrheitstabelle festgelegt. GAL-Geräte sind ein flexibles und effektives Werkzeug zum Entwickeln logischer Operationen. Sie können schnell und einfach programmiert werden, um neue Logikfunktionen hinzuzufügen, was sie perfekt für Prototyping- und Entwicklungsanwendungen macht.

Was ist ein PAL?

Eine programmierbare Array-Logik (PAL) ist ein Gerätetyp, der zur Klasse der programmierbaren Logikgeräte (PLDs) gehört. Ein programmierbares UND-Array und ein festes ODER-Gatter sind die grundlegenden Komponenten einer PAL. Die Art und Weise, in der sich PAL von PLA unterscheidet, besteht darin, dass es ein UND-Array gefolgt von einem festen ODER-Array hat, während PLA ein UND-Array gefolgt von einem programmierbaren ODER-Gatter hat. Da nur das AND-Array in PAL programmiert werden kann, ist es einfacher zu verwenden, aber nicht so flexibel.

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Video zum Thema Programmable Array Logic (PAL)

PAL-Architektur

Die PAL-Architektur besteht aus zwei Hauptteilen:

Ein programmierbares UND-Array: Die Eingänge der Ausgangslogikgatter werden mithilfe dieses Arrays erzeugt.
Ein festes ODER-Array: Die Ausgangslogikgatter sind in diesem Array enthalten.

Das programmierbare UND-Array besteht aus einem Sicherungsgitter. Jede Sicherung kann so programmiert werden, dass sie entweder offen oder geschlossen ist. Wenn eine Sicherung geschlossen ist, verbindet sie zwei der Eingangspins des UND-Arrays. Wenn eine Sicherung offen ist, sind die beiden Pins nicht verbunden. Das feste ODER-Array enthält eine feste Anzahl von Ausgangslogikgattern. Normalerweise werden UND-Gatter, aber es können auch ODER-Gatter oder NICHT-Gatter sein, als Ausgangslogikgatter verwendet. Bevor Sie ein PAL-Gerät programmieren können, müssen Sie zunächst eine Wahrheitstabelle für die Logikfunktion erstellen, die Sie verwenden möchten. In der Wahrheitstabelle können Sie das Ergebnis der Logikfunktion für jede denkbare Kombination von Eingängen sehen. Nachdem die Wahrheitstabelle erstellt wurde, können Sie das Gerät mit einem PAL-Programmierer programmieren. Die Werte der Sicherungen im Gerät werden vom PAL-Programmierer mithilfe der Wahrheitstabelle eingestellt. Die Implementierung logischer Operationen kann mit PAL-Geräten relativ einfach und kostengünstig durchgeführt werden. Obwohl ihnen die Flexibilität anderer PLD-Typen wie feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGAs) fehlt, sind sie für viele Anwendungen dennoch eine gute Wahl.

GAL VS. PAL

Die wichtigsten Unterschiede zwischen GALs und PALs sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Funktion	GAL	PAL
Technologie	EEPROM	Sicherung
Neukonfigurierbarkeit	Ja	Nein
Kosten	Weniger teuer	Teurer
Geschwindigkeit	Langsamer	Schneller
Zuverlässigkeit	Weniger zuverlässig	Zuverlässiger

Anwendungen von GALs und PALs

Anwendungen von GALs

Entwicklung und Prototyping: Aufgrund ihrer schnellen und einfachen Programmierfunktionen werden GALs häufig in Prototyping- und Entwicklungsanwendungen eingesetzt. Für Ingenieure und Designer, die verschiedene Designideen testen müssen, sind sie daher ein unschätzbar wertvolles Werkzeug.
Anwendungen in kleinerem Maßstab: GALs werden auch in Anwendungen in kleinerem Maßstab eingesetzt, wenn Flexibilität und Geschwindigkeit nicht entscheidend sind. Sie können beispielsweise in Testgeräten, grundlegenden Kommunikationsgeräten und Steuerschaltkreisen verwendet werden.
Eingebettete Systeme: GALs werden außerdem in eingebetteten Systemen verwendet, also in elektronischen Systemen, die in größere Geräte eingebaut sind. Sie können beispielsweise in die Steuerschaltkreise von Fahrzeugen, medizinischen Geräten und Haushaltsgeräten integriert werden.
Anwendungen im Militär und in der Luft- und Raumfahrt: Zuverlässigkeit und Haltbarkeit sind entscheidende Faktoren bei GAL-Anwendungen im Militär und in der Luft- und Raumfahrt. Sie könnten beispielsweise in Raketen- und Flugleitsystemen verwendet werden.

Anwendungen von PALs

Entwicklung und Prototyping: Aufgrund ihrer schnellen und einfachen Programmierfunktionen werden PALs häufig in Entwicklungs- und Prototyping-Anwendungen eingesetzt. Für Ingenieure und Designer, die verschiedene Designideen testen müssen, sind sie daher ein unschätzbar wertvolles Werkzeug.
Anwendungen in kleinerem Maßstab: PALs werden auch in Anwendungen in kleinerem Maßstab eingesetzt, wenn Flexibilität und Geschwindigkeit nicht entscheidend sind. Sie können beispielsweise in Testgeräten, grundlegenden Kommunikationsgeräten und Steuerschaltungen eingesetzt werden.
Eingebettete Systeme: PALs werden zusätzlich in eingebetteten Systemen verwendet, also in elektronischen Systemen, die in größere Geräte eingebaut sind. Sie können beispielsweise in die Steuerschaltkreise von Fahrzeugen, medizinischen Geräten und Haushaltsgeräten integriert werden.
Militärische und Luftfahrtanwendungen: Anwendungen im Militär und in der Luftfahrt: Zuverlässigkeit und Haltbarkeit sind entscheidende Faktoren bei PAL-Anwendungen im Militär und in der Luftfahrt. Sie könnten beispielsweise in Raketen- und Luftfahrtleitsystemen eingesetzt werden.

Vorteile und Nachteile von GALs und PALs

Vorteile von GALs

Löschbar und neu programmierbar: GAL-Geräte sind löschbar und neu programmierbar, was sie perfekt für Prototyping- und Entwicklungsanwendungen macht. In den frühen Entwicklungsphasen ermöglicht dies Ingenieuren, das Logikdesign schnell und einfach zu ändern.
Flexibel: GAL-Geräte sind anpassbar und können zur Implementierung einer breiten Palette von Logikoperationen verwendet werden. Daher sind sie eine ausgezeichnete Option für Anwendungen, bei denen die genauen Logikanforderungen noch unbekannt sind.
Schnell: Echtzeitanwendungen können von der relativen Schnelligkeit von GAL-Geräten profitieren. Dies ist entscheidend für Anwendungen, bei denen eine schnelle Ausführung der Logikfunktion erforderlich ist, wie etwa bei der digitalen Signalverarbeitung.
Kostengünstig: GAL-Geräte sind aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Kosten für viele Anwendungen eine praktikable Alternative. Dies gilt insbesondere für Anwendungen im Bereich Prototypen und Entwicklung, bei denen der Preis des Geräts eine entscheidende Überlegung darstellt.
Kann sowohl in ASIC- als auch in FPGA-Designs verwendet werden: GAL-Geräte können in ASIC- und FPGA-Designs verwendet werden. Sie sind daher eine flexible Wahl für Ingenieure, die logische Operationen in verschiedenen Umgebungen anwenden müssen.

Nachteile von GALs

Komplexität: Das Design und die Programmierung von GAL-Geräten können eine Herausforderung sein. Dies liegt daran, dass sie ein sorgfältiges Design der Logikfunktion erfordern, um sicherzustellen, dass sie richtig implementiert wird, da sie eine große Anzahl von Ein- und Ausgängen enthalten.
Stromverbrauch: GAL-Geräte verbrauchen möglicherweise mehr Strom als andere Arten von PLDs. Dies liegt daran, dass sie mehr Transistoren enthalten, die im eingeschalteten Zustand Strom benötigen.
Begrenzte Verfügbarkeit: GAL-Geräte sind aufgrund ihrer begrenzten Verfügbarkeit nicht so leicht zugänglich wie andere Arten von PLDs. Dies liegt daran, dass sie weniger bekannt sind als andere PLD-Arten, einschließlich FPGAs.
Möglicherweise nicht für alle Anwendungen geeignet: Die Verwendung von GAL-Geräten ist möglicherweise nicht unter allen Umständen angemessen. Beispielsweise sind sie möglicherweise nicht für Anwendungen geeignet, die hohe Geschwindigkeit oder Flexibilität erfordern.

Vorteile von PALs

Einfach und kostengünstig: Einer der Hauptvorteile von PAL-Geräten besteht darin, dass sie einfach und kostengünstig sind. Selbst Ingenieure mit wenig Erfahrung können sie relativ einfach entwickeln und programmieren. Daher sind sie eine praktikable Option für Prototyp- und Entwicklungsanwendungen, bei denen der Preis des Geräts eine wichtige Überlegung darstellt.
Schnell: PAL-Geräte sind vergleichsweise schnell und daher für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Dies ist von entscheidender Bedeutung bei Anwendungen wie der digitalen Signalverarbeitung, bei denen die Logikfunktion schnell ausgeführt werden muss.
Weit verbreitet: PAL-Geräte sind weit verbreitet, was sie zu einer hervorragenden Option für eine Vielzahl von Anwendungen macht. Dies liegt daran, dass es sich um eine etablierte Technologie handelt, die schon seit langer Zeit verwendet wird.
Einfache Fehlerbehebung: Durch Betrachten des AND-Arrays ist es einfach, die Logikfunktion in PAL-Geräten zu visualisieren. Dadurch lassen sich etwaige Logikdesignfehler leicht finden und beheben.

Nachteile von PALs

Nicht so flexibel wie FPGAs: PAL-Geräte sind in Bezug auf die Flexibilität weniger anpassungsfähig als andere Formen von PLDs, wie z. B. FPGAs. Dies bedeutet, dass sie in der Bandbreite der Logikoperationen, die sie ausführen können, begrenzt sind. Beispielsweise können Anwendungen, die viele Ausgänge von einem einzigen Eingang erfordern, nicht mit PAL-Geräten implementiert werden.
Weniger Ein- und Ausgänge: PAL-Geräte haben oft weniger Ein- und Ausgänge. Aus diesem Grund sind sie für manche Anwendungen, beispielsweise solche, die viele I/O-Pins benötigen, möglicherweise nicht geeignet.
Einmal programmierbar: PAL-Geräte können nur einmal programmiert werden, daher können sie nicht gelöscht und neu programmiert werden. Wenn die Logikfunktion nach der Konstruktion des Geräts geändert werden muss, kann dies ein Nachteil sein.

Beispiele für GALs und PALs

Beispiele für GALs

GAL16V8: Dieses GAL-Gerät hat 16 Eingänge und 8 Ausgänge. Zahlreiche verschiedene Logikoperationen, wie kombinatorische Logik, sequentielle Logik und arithmetische Logik, können damit implementiert werden.
GAL22V10: Dieses GAL-Gerät hat 22 Eingänge und 10 Ausgänge. Es kann verwendet werden, um komplexere Logikoperationen zu implementieren, da es eine leistungsfähigere Variante des GAL16V8 ist.
GAL22V10D: Dieses GAL-Gerät hat zwei GAL-Ports. Es kann in komplexeren Anwendungen eingesetzt werden, da es zwei unterschiedliche Sätze von Ein- und Ausgängen enthält.

Beispiele für PALs

PAL16R4: Dieses PAL-Gerät hat 16 Eingänge und 4 Ausgänge. Es ist ein einfaches und preisgünstiges PAL-Gerät, mit dem grundlegende logische Operationen durchgeführt werden können.
PAL20R4: Dieses PAL-Gerät hat 20 Eingänge und 4 Ausgänge. Es kann für komplexere Logikoperationen verwendet werden, da es eine leistungsfähigere Variante des PAL16R4 ist.
PAL22V10: Dieses PAL-Gerät hat 22 Eingänge und 10 Ausgänge. Es kann für die Implementierung einer Vielzahl von Logikfunktionen verwendet werden und ist dem GAL22V10 ähnlich.

Was ist besser, GAL oder PAL?

Die ideale PLD-Option für eine bestimmte Anwendung hängt von den individuellen Anforderungen der Anwendung ab. Für Anwendungen wie Prototyping oder Entwicklung, bei denen eine Neukonfiguration erforderlich ist, sind GALs eine nützliche Option. Für Situationen, in denen Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit von entscheidender Bedeutung sind, sind PALs eine gute Option.

Fazit

Sowohl GALs als auch PALs sind leistungsstarke, anpassbare PLDs, mit denen eine Vielzahl logischer Operationen implementiert werden können. Die ideale PLD-Option für eine bestimmte Anwendung hängt von den individuellen Anforderungen der Anwendung ab.