Programmable Array Logic

PAL vom Typ 16R6 von MMI

Vereinfachte Innenschaltung eines PALs mit zwei Eingängen, einen Ausgang und acht so genannte Fuses (Wellenlinie).

Programmable Array Logic (kurz PAL genannt) sind veraltete elektronische Halbleiterbausteine im Bereich der Digitaltechnik, die durch Programmierung eine logische Verknüpfungsstruktur der Eingangssignale zu den Ausgangssignalen erhalten. Sie wurden 1978 durch die Firma Monolithic Memories Inc. (MMI) entwickelt und in den Folgejahren produziert. ^[1]

Allgemeines

PALs sind Sonderfälle von PLAs (Programmable Logic Arrays) und dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich ihr UND-Array programmierbar ist. PALs sind nur einmal beschreibbar, da die Verknüpfungen auf dem Chip im Rahmen des Programmierprozess mittels „Durchbrennen von Verbindungen“, der sogenannten Antifuse-Technologie, hergestellt werden.

Als Weiterentwicklung der PALs kamen zuerst durch die Lattice Semiconductor Corporation die wiederbeschreibbaren Generic Array Logic (kurz GAL genannt) -Bausteine auf den Markt. Sie bestehen aus einer programmierbaren UND-Matrix und einer fest verdrahteten ODER-Matrix. Im Gegensatz zum PAL sind sie elektrisch beschreibbar und entweder durch UV-licht (EPLD) oder elektrisch (EEPLD) löschbar, wodurch eine Neuprogrammierung möglich wird.

Die Bezeichnung GAL ist ein Warenzeichen der Firma Lattice, wodurch es einige Firmen gibt, die diese Bausteine mit ihrem Originalnamen unter Lizenz bezeichnen, und andere Firmen, welche diese Bausteine umbenannt haben (bei AMD beispielsweise unter dem Namen PALCE) - hierbei unterscheidet sich der Programmieralgorithmus, jedoch nicht die Pinbelegung und Funktion.

Die Bezeichnung gibt im Muster an, um was für einen Logikbaustein es sich handelt, und gibt Informationen über seine Eigenschaften an. Ein GAL16v8 ist ein Gal-Baustein mit 16 Matrixeingängen für die Logikmatrix, dem Ausgangstyp v (variable Architektur) und verfügt über acht Ausgänge. Anschließend kommt nach einem Minus die Gatterdurchlaufverzögerung in ns und weitere Informationen über Betriebstemperaturen und das Chipgehäuse.

GAL-Bausteine haben drei verschiedene Betriebsmodi, welche durch zwei Architekturbits beim Programmieren festgelegt werden. Ein drittes Bit setzt für Ausgänge die Funktion, ob sie als Eingang oder Ausgang fungieren sollen (AC1(n), n=Pinnummer). Das bedeutet, dass generell jeder Ausgang auch als Eingang verwendet werden kann. Der Simple-Mode (SYN=1, AC0=0) ermöglicht die Verwendung vom GAL-Baustein als einfaches Logikgatter, mit Verknüpfung der AND-Bausteine mit nachfolgenden OR-Bausteinen. Der Complex-Mode (SYN=1, AC0=1) lässt das Multiplexen mithilfe von Tristate-ausgängen zu und der letzte der Modi, der Registermodus, ermöglicht die Verschaltung von Logikgattern mit Registern durch integrierte D-flipflops. Dadurch kann man sogar kleinere komplexere Schaltungen aufbauen, ohne ständig die Schaltungen durch weitere externe Logikbausteine erweitern zu müssen.

Seit Mitte der 1990er Jahre werden PALs und GALs in neu entwickelten Schaltungen kaum noch eingesetzt und sind fast vollständig durch Complex Programmable Logic Devices (CPLDs) abgelöst worden. CPLDs besitzen keine Einschränkungen bezüglich der Verwendbarkeit der UND-/ODER-Matrizen im Eingangsbereich, sind elektronisch programmier- und löschbar, sind wie Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) in einheitlichen Hardware-Programmiersprachen, wie beispielsweise VHDL, programmierbar und umfassen darüber hinaus eine bestimmte Anzahl an Registern.

Weblinks

 Commons: Programmable Array Logic – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Computer History Museum timeline/1978-PAL auf computerhistory.org (englisch)

Einzelnachweise

1. ↑ Monolithic Memories announces: a revolution in logic design. In: Hayden Publishing (Hrsg.): Electronic Design. 26, Nr. 6, Rochelle, NJ, 18 März 1978, S. 148B bis 148C. Introductory advertisement on PAL (Programmable Array Logic).