В практической деятельности современного разработчика электронных устройств часто возникают случаи, когда для достижения высоких технических характеристик возникает необходимость использовать специализированные ИС (СПИС). Это дает следующие преимущества:
сокращение габаритов устройства. Применение СПИС позволяет снизить количество ИС, уменьшить размер печатных плат и тем самым сократить габариты всего устройства;
повышение технических характеристик, уменьшение количества ИС приводит к по-вышению системного быстродействия и сокращению потребляемой мощности;
повышение надежности. Так как вероятность ошибки или поломки устройства прямо пропорциональна количеству ИС, надежность устройств, использующих СПИС, значительно возрастает;
обеспечение защиты разработки. Так как скопировать устройство, содержащее СПИС, значительно сложнее (а иногда практически невозможно), чем устройство на стандартных компонентах, применение СПИС позволяет обеспечить авторские права разработчика;
Как обманывают строители // Чёрный список
повышение гибкости модификации. Так как модификация СПИС не требует, как правило, переработки остальных узлов, переразводки печатных плат и т.д., возможности отладки и модификации устройства значительно повышаются.
Классификация спис
В большинстве случаев в литературе выделяют следующие классы СПИС:
программируемые пользователем ИС — ПЛИС (PLD);
масочно-программируемые ИС — базовые матричные кристаллы (БМК), или вентильные матрицы (Gate Arrays);
ИС на стандартных ячейках (Standard Cells);
полностью заказные ИС (Full Custom).
ПЛИС и БМК относятся к категории полузаказных ИС, поскольку внутрисхемная топология частично формируется при производстве самих ИС, а частично программируется в соответствии с требованиями потребителя. Остальные СПИС являются заказными, т.к. вся топология схемы с учетом требуемых функций разрабатывается при производстве кристаллов. Классификация СПИС приведена на рис.1.
Рисунок 1. Классификация СПИС
Программируемые логические интегральные схемы становятся в последнее время все более распространенной и привычной элементной базой для разработчиков цифровых устройств. Последние годы характеризуются резким ростом плотности упаковки элементов на кристалле, многие ведущие производители либо начали серийное производство, либо анонсировали ПЛИС с эквивалентной емкостью более 1 миллиона логических вентилей.
Цены на ПЛИС неуклонно падают. Так, еще год — полтора назад ПЛИС емкостью 100 000 вентилей стоила в Москве, в зависимости от производителя приемки и быстродействия от $1500 до $3000. Сейчас такая микросхема стоит от $50 до $350, то есть цены упали практически на порядок, и эта тенденция устойчива. Что касается ПЛИС емкостью 10000—30000 логических вентилей, то появились микросхемы стоимостью менее 10 у.е.
В табл. 1 приведена динамика развития рынка ПЛИС (по данным [1]).
Что делают уборщицы, пока хозяев нет дома? // Чёрный список
Таблица 1. Объем рынка ПЛИС, млн. $
Военно-промышленная и космическая
В связи с этим появляется ряд вопросов, касающихся того, какую элементную базу и как использовать в новых разработках, а также при проведении модернизации существующих систем.
Рассмотрим особенности выбора элементной базы на примере проектирования устройств цифровой обработки сигналов.
Современные алгоритмы обработки сигналов функционально можно разделить на следующие основные классы.
Алгоритмы цифровой фильтрации (в том числе алгоритмы нелинейной, оптимальной, адаптивной фильтрации, эвристические алгоритмы, полиномиальные фильтры, алгоритмы фильтрации изображений и др.). Подробная классификация алгоритмов цифровой фильтрации и перспективы путей реализации алгоритмов на ПЛИС приведены в [2].
Алгоритмы, основанные на применении ортогональных преобразований (быстрые преобразования Фурье, Хартли, Уолша, Адамара, преобразование Карунена-Лоэва и др.).
Алгоритмы, реализующие кодирование и декодирование, модуляторы и демодуляторы, в том числе сложных сигналов (псевдослучайных, хаотических и др.).
Алгоритмы интерфейсов и стандартных протоколов обмена и передачи данных.
Далее рассмотрим перспективы тех или иных путей реализации алгоритмов ЦОС на базе ПЛИС.
Реализация алгоритмов ЦОС на базе ПЛИС
Основными достоинствами ПЛИС при использовании их в средствах обработки сигналов являются:
возможность реализации сложных параллельных алгоритмов;
наличие средств САПР, позволяющих провести полное моделирование системы;
возможность программирования или изменения конфигурации непосредственно в системе;
совместимость при переводе алгоритмов на уровне языков описания аппаратуры (VHDL, AHDL, Verilog и др.);
совместимость по уровням и возможность реализации стандартного интерфейса;
наличие библиотек мегафункций, описывающих сложные алгоритмы;
архитектурные особенности ПЛИС как нельзя лучше приспособлены для реализации таких операций, как умножение, свертка и т. п.
В настоящее время быстродействие ПЛИС достигло величин порядка 250–300 МГц, что позволяет реализовать многие алгоритмы в радиодиапазоне.
По сравнению с другими микроэлектронными технологиями, в том числе и другими классами СПИС, технология ПЛИС обеспечивает рекордно-короткий проектно-технологический цикл (несколько часов/дней), минимальные затраты на проектирование, максимальную гибкость при модификации аппаратуры. При этом весь проектно-технологический цикл выполняется разработчиком РЭА на одном рабочем месте.
Структура ПЛИС основана на фундаментальных понятиях алгебры логики (булевой алгебры) и содержит следующие логические элементы:
логическое «И» (коньюнкторы);
логическое «ИЛИ» (дизъюнкторы);
логическое «НЕ» (инверторы);
буферные элементы с прямыми, инверсными и тристабильными выходами;
триггеры D- и T-типа;
Поскольку любая логическая функция может быть представлена в виде суммы произведений — дизъюнктивной нормальной формы (ДНФ), базовыми структурными компонента-ми ПЛИС являются матрицы элементов «И» и «ИЛИ». На выходе матриц расположены так называемые макроячейки (Macrocells), конфигурация которых зависит от типа ПЛИС. Мак-роячейки могут содержать различные триггеры, тристабильные буферы, элементы управления полярностью сигнала и др. Пути прохождения сигнала в макроячейке (конфигурация) могут быть жестко заданы структурой ПЛИС или управляться посредством мультиплексоров.
Размерность логических матриц и конфигурация макроячеек определяют степень интеграции и функциональные возможности ПЛИС. ПЛИС также содержат многочисленные обратные связи (ОС), позволяющие использовать текущие состояния и формировать последовательностные автоматы различных классов. Обобщенная структура ПЛИС приведена на рис.2.
Рисунок 2. Обобщенная структура ПЛИС
Основным программируемым компонентом ПЛИС являются логические матрицы. Изначально оно обеспечивают соединение любого сигнала со входа или ОС с любым коньюнктором или дизъюнктором. В зависимости от требуемых логических функций некоторые из этих соединений разрываются, а некоторые остаются и служат для коммутации сигналов. Возможность разрыва обеспечивается наличием программируемого элемента (перемычки) в местах соединения сигнальных линий. В зависимости от технологии изготовления ПЛИС перемычка представляет собой плавкую металлическую перемычку или ячейку памяти.
Рисунок 3. Условное изображение коньюнктора матрицы «И»
На рис.3 условно изображен один из коньюнкторов матрицы «И». В ПЛИС такой коньюнктор называется термом. В «чистом» (незапрограммированном) состоянии каждый из сигналов A,B,C является входом коньюнктора, образуя логическую функцию «3И». Разрывая одну или несколько перемычек (на рисунках они обозначаются символом «X»), можно получить любую коньюнкцию от этих сигналов.
Примеры приведены на рис.4.
Рисунок 4. Примеры получения конъюнкции входных сигналов
В ПЛИС каждый терм содержит не только прямые, но и инверсные линии сигналов (рисунок 5). В общей сложности количество входов каждого терма достигает 100 и выше.
Рисунок 5. Входные сигналы — прямые и инверсные
Матрицы логического «ИЛИ» в ПЛИС бывают двух видов: программируемые и фиксированные. Программируемые матрицы «ИЛИ» аналогичны матрице «И» и изначально коммутируют любой терм с любым дизъюнктором (рисунок 6).
Рисунок 6. Программируемые матрицы «ИЛИ»
Фиксированные матрицы «ИЛИ» обеспечивают соединение каждого дизъюнктора со строго определенными термами (рисунок 7). Количество таких термов, как правило, со-ставляет от 8 до 16. Фиксированные матрицы «ИЛИ» менее универсальны, но проще и по-нятнее для проектирования.
Рисунок 7. Фиксированные матрицы «ИЛИ»
Выходной сигнал логических матриц попадает в макроячейку и может быть сохранен в памяти триггера, выведен на контакт или возвращен через ОС в матрицу «И».
Некоторые другие ПЛИС имеют макроячейки с более сложной и гибкой структурой, содержащие до 5 перемычек конфигурации. Количество макроячеек в ПЛИС составляет от 8 до 100 и более.
Источник: studfile.net
Самобытная техника счетной вышивки «орловский спис»
Идея написания этой публикации у меня появилась совершенно спонтанно. А причиной послужило мое необыкновенное знакомство с замечательной мастерицей, одной из опытнейших вышивальщиц нашего города в редкой технике орловский спис — Капитолиной Коваленко.
Несмотря на свой почтенный возраст, Капитолина Семеновна продолжает работать и давать мастер-классы. Мне посчастливилось сотрудничать с ней, и я не могла налюбоваться ровностью стежков, красотой заковыристых непонятных на первый взгляд узоров, идеальной изнанкой!
Конечно же, мне захотелось поподробнее узнать об этой удивительной технике вышивки, и я обратилась за помощью в интернет. Вот какую информацию он мне выдал.
Уникальная вышивка — орловский спис была известна во многих областях, но чаще всего встречалась в Орловской области — отсюда и её название. То сгущающийся, то разбеленный красный цвет ниток на белом холсте создавал богатую фактуру. Иногда в узоры вводили синий цвет.
В западной части южнорусской зоны, в Смоленской области использовались жёлто-оранжевые цвета. Орнамент состоял из причудливых пышных цветов и листьев на гибких толстых стеблях. Контур узора обшивали тамбурным или стебельчатым швом, а каждую деталь узора заполняли мельчайшими узорными разделками — бранками.
Каждый такой элемент на полотне имеет свое значение. Считается, если орловским списом вышить дерево жизни, то это станет символом бессмертия рода и его долголетия. Мастера в основном изображают только те элементы, которые обозначают долгий век, жизнь и здоровье. К примеру, вышитая одежда орловским списом, считается талисманом, своеобразным оберегом.
Такие вещи переходят с рода в род. Особенно от матери к дочери.
Вышивку Орловский спис отличают три основные особенности. Это совершенно свободный, расплывчатый контур вышивки, который вышивается разными швами (цепочкой, росписью). Очень четкий «строй бранок», которыми заполняются узоры. И, конечно, обережная кайма, которая могла быть незамкнутой по вертикалям, но обязательно вышивалась верху и внизу основного узора вышивки.
В краеведческом музее города Орла до наших дней хранятся более ста экземпляров вышивки, возраст которых датируется 18 веком. Те самые символы, которые считались магическими, имели форму ромбов, крестов или разных птиц, а также других знаков. Контуры композиции всегда были обшиты тамбурным или стебельчатым швом, а заполнение внутри контура выполняли в технике «набор».
Этот вид шва относится к счетным швам. Он напоминает счетную «гладь». При этом каждая вышивальщица изобретала свой, неповторимый узор для заполнения, придумывала рисунки и оригинальные комбинации. Названия этих узорных наполнений (бранок), звучат очень выразительно: «дробнушки», «вороний глаз», «волна».
В цветовой гамме вышивки Орловский спис в своей гамме цветов допускает преобладание различных оттенков красного, реже синего цветов. Спектр расширяется только в 20 веке, когда в него добавился желтый, зеленый и черный цвет. Красно синее сочетание цветов издревле имело глубокий смысл. Красный символизировал саму жизнь, а синий цвет обозначал небо и воду.
Интересным является и название: Орловский спис. Существует много разных мнений, но исследования показывают, что слово «спис» означает «списывать».Есть вероятность, что Орловские мастерицы именно списывали свои сказочные мотивы, наблюдая нерукотворные морозные узоры на окнах, когда вышивали при свете лучины нескончаемыми зимними вечерами.
По другой не менее правдоподобной версии, Орловский спис появился, как органичное продолжение древнего русского шитья золотыми и серебряными нитями. На такую мысль наталкивает сходство округлых форм обеих вышивок. Совпадает также наличие стебельчатого рисунка и неравномерность заполнения фигур. Особенность Орловского списа заключается в его многоликости. Поражает многообразие в формах, символах, различных фигурах и очертаниях животных.
Термин «бранки» тесно связан с вышивкой Орловский спис. Очертания этой вышивки отличаются большим многообразием. Это и ромбические и различные геометрические мотивы, причудливые цветы и длинные листья с разрезами. Контуры фигур обшиваются тамбурным или стебельчатым швом в несколько сложений нити темного цвета.
Внутри контура выполняют заполнение каждой мелкой детали орнамента, зашивая их мельчайшими разноцветными разделками, которые принято называть бранками. Рисунок в них составлен из мельчайших геометрических форм. Это могут быть треугольники, шашечки или зигзаг различных цветов.
Бранки подразделяются на несколько видов, они бывают простые, составные и сложные.
Простые бранки. Это стежки и интервалы между ними, одинаковые по величине.
Составные бранки. Это чередующиеся короткие и длинные стежки, а также интервалы, повторяющиеся с одинаковой частотой в каждом ряду или через ряд.
Сложные бранки. Это стежки и интервалы, различные по длине, по положению на вышивке из ряда в ряд и формирующие разный рисунок.
Орловский спис с древних времен вышивали, используя дощечки, называвшиеся бральницами. С их помощью на канве считали нити основы. Орловский спис шьют очень мелкими стежками, подсчитывая точно нитки полотна. Именно эти мелкие стежки и образуют бранки. Мелкие геометрические узоры бранок постепенно заполняют произвольные плавные линии контура рисунка.
Рисунок получается плавно перетекающим из одной формы в другую.
Основной мотив Орловского списа, это «Древо жизни». В древности элементы растений символизировали само понятие Жизни, а не конкретную растительность. Они приобретали вселенский, космический смысл, как следствие воздействия на планету солнечной энергии и воды. Обратите внимание, что на всех вышивках рядом с растительными мотивами обязательно присутствуют различные спирали, круги и кресты. Это дань солнцу, так называемые солнечные знаки.
Птица пава (птица счастья), как правило, имеет небольшую аккуратную голову, веерообразный хвост, поднятое вверх крыло и лежащее возле нее перо, вероятнее всего волшебное. Подобные изображения птиц находятся на славянских металлических предметах, найденных при раскопках древних курганов. Из этого следует, что сюжет уходит корнями в очень далекие времена.
Обязательным и завершающим элементом является кайма-оберег. Она придает вышивке законченность и служит особым оберегом для всей композиции. Чаще всего кайма состоит из полосы бранок (шашечек и дробнушек), которые чередуются между собой. Могут присутствовать также вьюнки, звезды и ромбы.
В наше бурное время орловский спис, как и многие виды народного творчества, был временно предан забвению. Но в последние годы рукоделие стало возрождаться и снова вошло в моду. Орловский спис, так же, как и многие другие виды народного творчества, возрождается с новой силой благодаря мастерицам, сохранившим традиции и приемы мастерства. Старшие передают свой богатый опыт молодым, которые кропотливо изучают рукоделие во всем его многообразии. Они осваивают старинные приемы и технику Орловского списа, являясь продолжателями древних традиций.
И напоследок фотографии некоторых работ Капитолины Коваленко.
На этих фотографиях изнаночная сторона полотенца! Идеальная изнанка!
Дополняйте меня в комментариях, добавляйте свои фотографии — буду только рада общению! Спасибо за внимание!
Источник: www.livemaster.ru