Базалық матрицалық кристалдар

Жартылай тапсырысты БИС/СБИС дамыту олардың бірнеше түрлерінің пайда болуына әкеліп соқты. БМК қатысты – бұлар каналды, каналсыз және блокты архитектуралар. БМК термині орыс тіліндегі әдебиеттерге тән. Ағылшын терминологиясында GA (Gate Array) термині алынған, яғни аударғанда – вентилді  матрица дегенге сәйкес келеді.

Базалық ұяшықтар БМК ішкі облысын алып жатады. Онда олар жолдар мен бағандар бойынша орналасқан және олардың құрамында коммутирленбеген элементтер (транзисторлар, резисторлар және т.б) тобы бар. Кристалдың периферийлік облысында кіріс/шығыс ұяшықтары, сызбалық құраушылар жиыны орналасқан, олар БМК сыртқы тізбектерден байланысын іске асыруға арналған.

Осылайша ПМК қажетті қосылыстарды іске асыра отырып, талап етілетін схемаға айналатын алдын-ала дайындық болып табылады. Қолданушы ПМК негізінде кристалға қосылысатын компоненттердің сол немесе басқа суретін бере отырып, белгілі бір класты қондырғылардың көбін жүзеге асыра алады.

Алғашқы БМК (Amdahl Corp. фирмасы, АҚШ) ЭСЛ сызбатехникасында орындалған, оны толық дайындау процесіне фотошаблонды 13 операциядан тұрады.  БМК негізіндегі (осындай сызбаларды МАБИС немесе БМИС) сызбаларды дайындау үшін аралық қосылыстардың суретін беруде 3 жеке (айнымалы) шаблондар қажет болады. Осыған сәйкес МАБИС мерзімдері мен жобалау құны толық тапсырыс берілген БИС/СБИС-қа қарағанда 3-5 есе кем.

Қазіргі уақытта БМК интеграциялау деңгейі кристалда миллион шұраға жетті. БМК жобалау кезінде жақсы жолмен базалық ұяшықтар санын, оларды трассирленген кристалл ресурстарын және сыртқы шығыстарды қосу үшін контактілі аудандар санын теңестіруге тырысады.

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар.

Базалық ұяшық (БҰ) – кристалдың берілген ауданында үнемі қайталанатын сызбалық элементтердің   жиыны. Бұл жиын коммутирленбеген элементтерден, сондай-ақ жартылай коммутирленген элементтерден тұрады. БМК ішкі облысының базалық ұяшықтары матрицалық базалық ұяшықтар (МБҰ), ал периферилік белдеу ұяшықтары  периферийлік базалық ұяшықтар (ПБҰ) деп аталады.

БМК ұйымдастырудың екі тәсілі қолданыс тапқан:

- МБҰ элементтерінен бір логикалық элемент құрастырылады, ал одан да қиынырақ функцияларды іске асыру үшін бірнеше ұяшық қолданылады

- МБҰ элементерінен кез-келген функционалдық түйін құрылуы мүмкін, ал ұяшық элементтерінің құрамын күрделі түйін өз сызбасымен анықтайды.

Функционалды ұяшық (ФҰ) – функционалды біткен сызба бір немесе бірнеше сызба БҰ элементтерін қосу жолымен іске асырылады.

Функционалдық ұяшықтар кітапханасы – МАБИС-ті жоспарлауда қолданылатын ФҰ жиынтығы. Бұл кітапхана БМК құрастыруда жасалады және МАБИС жобалаушысын кристалды ОСН  осы немесе басқа типтес сызбаларды жасау жұмыстарынан босатады, яғни оларды іске асыру үшін дайын шешімдер ұсынады. Кітапхана құрамына функционалдық элементтер, түйіндер және олардың  бөліктерінің үлкен саны (жүздеген) кіреді. Жобалаушы кітапхананы пайдалана отырып, жұмыс қабілеттілігі тексеруден өткен, параметрлері белгілі сызбаларды іске қосады. Кітапханамен жұмыс істей отырып, ол функционалды-логикалық деңгейде жоспарлау жүргізеді, себебі сызбатехникалық деңгей мәселелері кітапхананы құру кезінде  шешілген болады.  Кітапхана элементтерінің (логикалық элементтер, триггерлер, одан да қиын түйіндер және олардың фрагменттері) қиындығы әртүрлі болып келеді. Кітапхана элементі құрамына бір немесе бірнеше БҰ кіруі мүмкін. Кітапхана элементі ауданы БҰ ауданына еселік болып келеді.  МАБИС жобалауда дайындалған  құрылғының функционалдық сызбасы кітапхана элементтерімен жабылған болуы керек деп айту қабылданған.

Эквивалентті вентиль (ЭВ) – вентильдың логикалық функциясын іске асыру мүмкіндігіне сәйкес келетін БМК элементтер тобы (екікірісті ЖӘНЕ-ЕМЕС элементі не болмаса НЕМЕСЕ-ЕМЕС). Эквиваленттік вентиль ұғымы БМК логикалық қиындығын бағалауға арналған. Тасымалдау каналдары – аралық қосуларды орналастыру мүмкіндігінің БМК жолдары. БМК тасымалдау қабілеттілігі – ортогональді бағыттардағы элементаралық байланыстар үшін бөлінген аудан. Аралық қосулар қабаттар саны да ескеріледі.