系统设计文章 -- Altera创始年代

1983年，Altera公司正式成立。很多人现在对这一年印象还非常深刻——挑战者号和哥伦比亚号航天飞机首航，xxx总统小阿基诺被暗杀，美国入侵格林纳达等。而在技术领域却是白驹过隙，30年显得如此漫长。TCP/IP成为ARPANET的正式协议——那时还没有互联网。IBM推出了PC-XT——个人计算机还没有硬盘。宣布了GNU项目。

而且，这一时期，在设计领域逐渐采用了新的替代解决方案。逻辑门阵列——特别是经过预制造的逻辑门阵列，在最终产品阶段，由一系列客户定义的金属层进行配置，支持设计人员将数千个逻辑门和存储器封装到一个芯片中。对于很多项目，并不熟悉设计过程，依靠于基于工作站的EDA工具进行原理图采集，获取库单元，进行仿真，而前端费用非常昂贵。但是对于规模较大、资金较充裕的设计团队，逻辑门阵列是很好的替代方案，减少了芯片数量，提高了设计性能，同时降低了功耗。

从今天的标准来看，那时的设计风格也是千差万别。习惯于数字逻辑的工程师通常使用形式结构来进行设计：布尔代数和最小表达式定义组合逻辑，通过状态机来描述时序逻辑。这些工程师会使用手动方法或者越来越多的计算机软件工具来采集并分析其设计。但是工程师的背景各不相同，特别是模拟工程师，通常会使用更直观的方法。这些设计人员倾向于使用原理图进行设计输入，从左侧的空白开始设计，然后是输入信号到输出，增加逻辑门、触发器、中等规模的器件，以及要连接的微处理器。逻辑门阵列用户也倾向于采用原理图方法，这只是因为它能够对在芯片中建立的电路进行近似描述。这两种相反的设计风格在设计发展过程中都扮演了一定的角色，但是业界在1983年出现了另一种创新方法，并逐渐得到广泛应用。

1978年，出现了另一种替代方法，但还没有引起重视。Monolithic Memories的芯片设计团队开发了一款名为PAL的器件(对于“可编程阵列逻辑”，采用了更知名的术语“可编程逻辑阵列”)。芯片是一次性编程数字器件，实现布尔表达式的简化标准形式：乘积求和格式。PAL含有很多宏单元，每个单元包括开关阵列，这可以将芯片的任意输入和输出连接至8个乘积项中的每一个。然后，宏单元在宽OR逻辑门中对乘积项进行求和，提供可配置触发器，寄存OR逻辑门的输出，为选择时钟提供一些复用器，旁路寄存器，等等。1983年，PAL的容量、速度和配置发展很快，使得设计人员有很大的选择余地。

这些可编程器件为数字设计人员提供了很好的方法：逻辑密度高于小规模逻辑门和触发器，比专用商用中等规模器件更灵活，例如，计数器、寄存器和解码器，与逻辑门阵列相比，还提供非常熟悉的设计流程，没有前端开支。供应商为微型计算机和大型机提供软件工具，这可以转换成布尔表达式、状态机，某些机制转换为芯片开关映射。