史海钩沉：关于可编程逻辑，你可能已经遗忘的8件事
今年，xilinx已经成立30周年了，在过去的30年里，可编程逻辑行业得到了显著的发展，这也意味着过去的许多技术都成为了历史，让我们揭开时间的面纱，从消遣的角度去回顾一下这些尘封往事。
schematic entry（原理图输入）-曾几何时，原理图就是工程师们的一切，一张羊皮图纸，一支自动铅笔，一把直尺，一个绿色逻辑模版，一块橡皮擦，一块金属擦除模板，直到上世纪80年代，计算机的出现，使原理图的制作技术得到了一个大的飞跃。到上世纪80年代中期，在原理图技术正在发生转变的时候，fpga登上了历史舞台。随着fpga的容量越来越大，原理图变得越来越复杂和笨拙，这就好像几年前asic设计所经历的事情一样。到了上世纪90年代，日渐增长的复杂度迫使工程师们学习verilog和vhdl语言来使用大容量的器件，现在，这项流行的技术已经基本取代了原理图输入。但是，在xilinx vivado设计套件的ip集成工具中，我们可以看到原理图输入的新的形式，在这里，ip模块以一种图形化的视图形式出现，而不用再去考虑ip内部的复杂度，图形化设计又重新在设计中占有了一席之地。
fpla，pal和gal在1975年，signetics（西格尼蒂克）公司出品的第一代可编程逻辑器件被称为fpla（现场可编程逻辑阵列）。fpla的特点是尺寸大、速度慢、价格昂贵、不易使用，并且功耗很大，这些特点导致它无法在商业领域获得成功。mmi（monolithic memories inc）推出简化改进后的fpla，又称为pal（可编程阵列逻辑），是第一个获得成功的可编程逻辑器件，改进之后，不可以对或阵列进行编程，这样大大简化了片上的互连以及可编程的熔断点。mmi制造的双极型pal非常便宜，这也助长了“blow-and-go”工程设计模式（不需要做任何仿真）的滋长，许多设计工程师的工作台上都有一小堆用过的pal器件来提醒自己更加细心的工作。（我把我用坏的pal器件放在一个纸杯中）pal器件获得巨大成功，以至于国家半导体、ti和amd等公司都开始提供管脚兼容的器件。在上世纪80年代，双极型pal发展成了基于eprom的gals（通用阵列逻辑），并最终演变成cpld。
熔丝映射-我们并不总是用hdl语言来配置可编程逻辑。工程师们曾经使用熔丝图来直接表现片上的熔断点和互连，根据逻辑等式，可以在pal数据手册的片上互连图上进行标注，以此来表示哪些熔丝需要熔断，哪些保持不变，然后需要手工把熔丝图转换为一个包含“0”和“1”字符串的二进制编程文件，这个文件可以告诉器件编程人员哪些熔丝需要熔断，哪些保持不变。幸运的是，熔丝图编程方法很快就不再被人们所采用。这是一张mmi熔丝图，出自eetimes的“how it was: programmable logic”，作者是max maxfield。该文是基于aubrey kagan的口述整理而成，他是一家位于多伦多，从事工控接口和开关电源设计的公司（emphatec）的工程主管。
abel（高级布尔表达式语言）-由data i/o公司在1984年4月份提出的一种早期的硬件描述语言。在那个时代里，abel与cupl和palasm同台竞争。data i/o公司拆分abel产品线，成立一个名为synario设计系统的eda公司，然后，又在1997年把synario卖给了minc公司。minc是一家专注于开发fpga开发工具的公司，该公司在1998年倒闭，xilinx收购了minc的部分资产，这其中就包括了abel语言和工具集，abel成为xilinx webpack工具套件的一部分。点击此处阅读michael holly撰写的abel语言的历史，michael holly是data i/o公司最早的开发人员之一。
cupl（通用可编程逻辑的编译器）-加州圣何塞的assisted technology最早研发出cupl，并在1983年9月份对外发布。出于可移植性的考虑，cupl是用c语言开发而成，它是最早的商业化设计工具，可以支持多个pld系列，personal cad systems (p-cad)在1985年收购了assisted technology以及cupl，可编程器件供应商logical devices后来收购了cupl，然后转手卖给了altium，在上世纪90年代，cupl出现在altium公司的protel设计系统中，现在是以一个设计插件的形式存在。logical devices仍然提供pal/pld设计软件，用于基于prom/ eprom可编程逻辑器件，这个软件就是cubel，它是在早期的cupl和abel硬件描述语言的基础上开发而成。
palasm-上世纪80年代早期，mmi公司的john birkner合作开发了“pal汇编语言”，以此来取代熔丝图编程。它最初是用fortran iv编写而成，可以运行在大型主机或者微机上。birkner创立了structured design公司，该公司提供sd20 pal编程器，用于第一代20个管脚的mmi双极型pal器件，后面又推出sd20/24编程器，增加了对24个管脚的pal器件的支持。structured design的器件编程器使用内嵌的palasm编译器，不需要使用微机，程序可以保存在sd20的exatron “stringy floppy”磁带驱动器中，或者通过rs-232串行接口来输入和输出，通常情况下，rs-232是与pc机进行连接。
data i/o器件编程器-当需要一个通用的器件编程器，既可以用于eprom，也可以用于可编程逻辑器件，那么就需要了解data i/o公司，它制造出了最早的商用编程器。data i/o成立于1969年，在整个70年代，为了适应可编程器件日益提高的复杂度，它推出了一系列处理能力不断增强的产品。在80年代，data i/o推出model 29型号的编程器，它能够使用unipak适配器来对eprom进行编程，也可以使用一个logicpak插件适配器来对pld器件进行编程。data i/o现在提供为生产线设计的大容量、高速度的器件编程器。
data i/o model 29b编程器外加logicpak适配器。图片来源: michael holley
uv擦除器-最早的可编程逻辑器件使用片上可编程熔丝，它们只能一次性编程，导致工程师的桌上经常会出现一堆烧坏的器件，一些pld供应商很快意识到可擦除的pld器件会更加受到市场欢迎，他们改进了uv eprom单元用于pld器件，这样，也就意味着绝大部分的设计实验室需要有一个uv擦除器来负责擦除可编程逻辑器件中的内容。uv擦除器曾经相当昂贵，但是现在在亚马逊只要不到20美金就能买到买到一个简单的uv擦除器。
德州仪器ttl数据手册-如果你是一个上世纪70年代的数字设计工程师，那么有着橘黄色封面的ti ttl数据手册就是你的设计圣经。在手册里，你能够找到设计数字系统所能用到的所有模块。在1971年ti 7400系列逻辑器件首次引入微处理器概念之前，许多系统都是基于没有微处理器的ttl器件或者其他lsi的器件来开发的。最早的用于可编程逻辑器件的ip模块是ti ttl数据手册及其补充部分描述的更加复杂的部件，设计人员使用这种内嵌数字模块的可编程逻辑，可以简化整个系统的实现，这些数字模块就是ip重用的早期原型。
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fpla，pal和gal在1975年，signetics（西格尼蒂克）公司出品的第一代可编程逻辑器件被称为fpla（现场可编程逻辑阵列）。fpla的特点是尺寸大、速度慢、价格昂贵、不易使用，并且功耗很大，这些特点导致它无法在商业领域获得成功。mmi（monolithic memories inc）推出简化改进后的fpla，又称为pal（可编程阵列逻辑），是第一个获得成功的可编程逻辑器件，改进之后，不可以对或阵列进行编程，这样大大简化了片上的互连以及可编程的熔断点。mmi制造的双极型pal非常便宜，这也助长了“blow-and-go”工程设计模式（不需要做任何仿真）的滋长，许多设计工程师的工作台上都有一小堆用过的pal器件来提醒自己更加细心的工作。（我把我用坏的pal器件放在一个纸杯中）pal器件获得巨大成功，以至于国家半导体、ti和amd等公司都开始提供管脚兼容的器件。在上世纪80年代，双极型pal发展成了基于eprom的gals（通用阵列逻辑），并最终演变成cpld。
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abel（高级布尔表达式语言）-由data i/o公司在1984年4月份提出的一种早期的硬件描述语言。在那个时代里，abel与cupl和palasm同台竞争。data i/o公司拆分abel产品线，成立一个名为synario设计系统的eda公司，然后，又在1997年把synario卖给了minc公司。minc是一家专注于开发fpga开发工具的公司，该公司在1998年倒闭，xilinx收购了minc的部分资产，这其中就包括了abel语言和工具集，abel成为xilinx webpack工具套件的一部分。点击此处阅读michael holly撰写的abel语言的历史，michael holly是data i/o公司最早的开发人员之一。
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