Вступление

Это набор серии «Основы железа». До сих пор схема была тем, как соединены провода: хочешь другую — перепаивай. В этом наборе появляется микросхема, у которой провода внутри соединяет файл. Ты собираешь плату один раз, а потом загружаешь в микросхему прошивку — и плата становится сумматором, табло с цифрами или электронным кубиком. Загрузил другую прошивку — и та же плата, ни одного нового провода, делает другое.

Такая микросхема — GAL22V10, программируемая логика 1985 года. Сама Lattice сняла её с производства в 2010 году, но совместимую ATF22V10C выпускают до сих пор, а прошивки для неё пишут в том же формате, что сорок лет назад. Мы соберём её сами, от транзистора:

• урок 1 — транзистор, который помнит: новая деталь, транзистор с памятью, и как он запоминает бит;
• урок 2 — мини-ПЛИС 8 × 8: матрица из 64 таких транзисторов, прошивка руками — полный сумматор, сравнение, два НЕ;
• урок 3 — GAL22V10: матрица 44 × 132, макроячейка из знакомых микросхем и готовый чип целиком;
• урок 4 — цифры на табло: семь уравнений вместо дешифратора из 150 транзисторов, потом буквы — другой прошивкой;
• урок 5 — кубик: триггеры внутри GAL, а в конце второй GAL показывает выпавшую грань цифрой.

Что нужно

Набор самостоятельный. Для урока 3 нужны вентили NOT, NAND, OR, XOR, триггер FF4013 и ключ TG — из любого набора серии. Готовая GAL22V10 — файл набора GAL22V10.json, импорт в библиотеку одной кнопкой ⬆. Прошивки — файлы .jed, загружаются в микросхему кнопкой Load .jed в окне ⚙.

Сколько это

Мини-ПЛИС — 64 транзистора с памятью и 20 обычных. GAL22V10 — 6 932 транзистора: 5 828 с памятью (5 808 в матрице и 20 настроек выходов) и 1 104 обычных. Макроячейка — 94 транзистора, их в микросхеме десять.

Это модель настоящей микросхемы

Что получится

Пять уроков: от одного транзистора с памятью до микросхемы, которую прошивают файлом. В конце на холсте два одинаковых GAL22V10: один — кубик, второй — табло с цифрой выпавшей грани. Разница между ними — только в файлах прошивки.