Программируемые логические матрицы

В общем случае программируемая логическая матрица (ПЛМ) представляют собой логическую схему для преобразования комбинаций X=x₁x₂...x_n входного двоичного кода в соответствующие комбинации Y=y₁y₂...y_m выходного двоичного кода. Правило преобразования кодов задается обычно таблицей истинности. Разряды выходного кода y₁y₂...y_m могут рассматриваться как система булевых функций от двоичных переменных x₁x₂...x_n. Программируемая логическая матрица реализует систему булевых функций, представленных в минимальной дизъюнктивной нормальной форме.

Пусть, например, система булевых функций  y₁y₂y₃y₄ представлена уравнениями:

Схема ПЛМ, реализующей данную систему функций представлена на рисунке

Она представляет собой матрицы М₁ и М₂. На матрицу М₁ поступают прямые значения входных сигналов x_i; входной слой инверторов образует их инверсные значения.  На горизонтальных шинах матрицы М₁ образуются импликанты входных переменных F_k:

Благодаря тому, что вертикальные шины соединены с соответствующими горизонтальными шинами посредством диодов (эти соединения на рисунке обозначены точками в местах пересечения шин). Если какой-либо вход x_i (или его инверсия) не имеет соединения с k-й горизонтальной шиной, то это означает, что данный вход не участвует в образовании конъюнкции F_k (например, конъюнкция F₂ безразлична к значениям переменных x₂ и x₅).

Сигналы F_k являются входными в матрицу M₂, реализующую дизъюнкцию импликант, т. е. на выходе матрицы M₂ реализуется система функций y₁y₂y₃y₄, где

Сигналы переменных y₁-y₄ образуются благодаря соединению посредством транзисторов соответствующих вертикальных и горизонтальных шин в матрице M₂. Разработка ПЛМ осуществляется в несколько этапов с использованием ЭВМ для автоматизации трудоемких процессов проектирования. С помощью ЭВМ, например, успешно решается задача минимизации логических уравнений, получаемых первоначально из исходных таблиц истинности в совершенной дизъюнктивной нормальной форме. После минимизации получается табличное изображение матриц M₁ и M₂ , которое затем служит для автоматизированного изготовления фотошаблонов (масок).

В микропроцессорной технике ПЛМ наиболее широко используются для реализации микропрограммных устройств управления.

По способу программирования, т. е. по способу выполнения межсоединений шин в матрицах, различают ПЛМ:  1) программируемые в процессе изготовления; 2) программируемые пользователем.

В ПЛМ первого типа информация заносится в матрицы путем подключения элементов к шинам благодаря металлизации нужных участков схемы, что выполняется с помощью фотошаблона (маски). Никаких изменений пользователь в этом случае в ходе эксплуатации ПЛМ сделать не может.Подобным способом изготовляются ПЛМ, встраиваемые в МП БИС, а также автономные ПЛМ стандартного микропрограммного обеспечения.

ПЛМ второго типа поставляются незапрограммированными, и их функциональная ориентация производится пользователем с помощью специального оборудования, причем существуют ПЛМ с однократной записью информации и репрограммируемые ПЛМ, в которых записанная информация может быть стерта ультрафиолетовым или рентгеновским лучом.

Примером ПЛМ служат следующие микросхемы - 1M5200, 6775А и др.