高可用性体系，如服务器、通讯网关和基站等需求继续作业。一旦现场装置后，就需求经过软件晋级来增强体系功用和修正过错。因而，这些体系规划需可以在不间断其正常运转的状况下进行体系功用更新。可编程逻辑器材（PLD）常被用于支撑在体系规划更新。运用PLD的改善后的规划本钱更低、运用更便利、功用更强，使得可编程逻辑器材成为这些体系中抱负的板上硬件办理器材，可办理板上DC-DC转换器、监测和操控要害信号、调集串口通讯并履行其他内务办理功用。
不可或缺的PLD
PLD包含一系列可编程功用单元。这些单元的装备和互连完结了板上特定的硬件办理功用。一般状况下，一个软件规划东西将某个逻辑功用，如电路板硬件办理，转换为特定PLD的装备位流，用于装备可编程功用单元和互连。装备位流被存储在可编程逻辑器材的片上装备闪存。当电路板上电后，装备闪存中的内容被主动传输到其片上装备SRAM，然后装备可编程功用单元履行所需的硬件办理使命。更新硬件办理功用，可运用不同的位流经过后台随时加载到装备闪存，无需间断可编程逻辑器材正在履行的硬件办理功用。将新存储到闪存的装备传到片上SRAM，电源重启间断体系的正常运转（图1）。
图1：大多数PLD有必要等候电源重启进行从头装备
在装备进程中坚持安稳的输出
高可用性体系不能容忍电源重启导致的间断。因为经过可编程逻辑器材的I/O使能板上主ASIC和CPU上的DC-DC转换器和操控复位信号，在重装备进程中可编程逻辑器材的输出需坚持不变。需求在PLD重装备时坚持输出安稳关于运用规划提出了多项应战。
莱迪思MachXO2或MachXO3 PLD系列包含的功用可完结零停机更新（图2）。首要，PLD进行“后台更新” 经过JTAG、SPI或I2C加载新的装备数据到其装备闪存。一旦加载结束，“TransFR”指令将新的PLD装备从闪存传输到PLD的装备SRAM。履行“TransFR”指令的一起触发了“坚持当时状况”功用，确保一切的I/O值在传输进程中坚持不变。最终，在“逻辑初始化”进程，状况机将开端从头发动电源办理并复位电源分配。这将导致电源关断，迫使电路板开端电源上电进程。
图2：选用MachXO2/3无间断更新I/O 的PLD重装备进程
运用无间断更新I/O解决问题
为了支撑零停机更新，PLD器材有必要要可以在新镜像创立的状况机处于初始化阶段时，运用于操控电源以及其他逻辑信号的输出坚持不变。新算法经过初始化之后，它们将获得关于电源和其他逻辑信号的操控。
为了使得要害I/O在初始化进程中坚持原状，用户规划中需求添加“无间断更新I/O”。如图3所示，这需求为每个要害的输出添加一个带锁存的多路开关。该带锁存的多路开关在状况机初始化进程中将输出坚持为最终的已知状况，并在初始化进程完结之后将输出操控交还给状况机。该电路可以运用“Hitless_IO_Enable”输入区别正常（上电）发动和从头装备，可防止在正常的上电进程中产生要害输出I/O值被锁死的状况。
深入探讨
图3阐明晰无间断更新I/O在状况机初始化进程中，在新装备被加载到MachXO2/XO3器材装备SRAM时发挥的效果。
图3：无间断更新I/O在初始化期间使得要害I/O坚持最终已知状况
为每个输出添加一个带锁存的多路开关，只需多路开关操控输入为“0”，输出就坚持当时值不变。这就意味着不管状况机的输出状况怎么，DC-DC转换器坚持“on”（假如从前处于“on”的状况）。当操控信号为逻辑值“1”时，DC-DC转换器的状况由状况机操控。状况机经过“正常运转”节点操控多路开关输出。芯片最新添加的“Hitless_IO_Enable”输入可区别正常的“上电”装备（状况机初始化进程中DC-DC转换器输出遭到操控）和无间断从头装备流程（状况机初始化进程中DC-DC转换器坚持不变）。
假定操控无间断更新流程的“Hitless_IO_Enable”信号设为“1”。
在初始化之前，状况机将“正常运转”信号重设为“0”。带锁存的多路开关将疏忽来自状况机的输出，而且DC-DC转换器的“Enable”信号坚持不变。
当PLD的逻辑准备好康复正常运转时，它将“正常运转”信号设为逻辑值“1”（高电平），答应其获得关于DC-DC转换器的操控。此刻电路板的DC-DC转换器和复位由更新的电源和复位操控状况机操控。
实践事例
图4中的框图阐明晰PLD的运用情形，用于对CPU集群（cluster）以及渠道操控中心（Platform Controller Hub， PCH）、底板办理操控器（Baseboard Management Controller， BMC）和主机总线适配器（Host Bus Adapter， HBA）等板级子体系进行供电、监控和办理。在此例中，PLD首要担任电路板负载点调压器的上电和断电时序，并在电源重启时将复位和操控信号坚持为适宜的状况。在正常运转期间，PLD监控子体系的报警参数（温度、电压、存储器和I/O毛病等）或状况改变，一起将操控信号安稳坚持在适宜的状况。
图4：集成在PLD内适用于机架式服务器的操控/内务处理功用
BMC在后台晋级服务器的操控PLD并触发“TransFR”指令以运用更新的装备运转PLD。在没有无间断更新I/O的状况下，操控和复位信号或是VR（调压器）信号不能在初始化进程中坚持不变。例如，假如CPU或其外设上的复位信号在重装备进程中产生改变，将导致不管CPU在履行何种功用，都将从头初始化并开端重启流程。相同的，假如“Power Enable”信号改变了，调压器或负载点的电源将被关断，导致由该调压器供电的器材进入不知道状况。这会导致电路板间断运转、丢掉或打乱数据，乃至对电路板的电子元器材形成物理危害。
为要害信号添加无间断更新I/O机制使得PLD可以在从头装备的进程中冻住外部传感和操控信号。如此，服务器的要害功用在PLD的惯例保护和晋级进程中不会间断。该功用关于产品开发也很有用，可以缩短调试时刻或是在装置机架时构建专用的产品变量。
总结
PLD可作为灵敏、高性价比的解决方案完结关于DC转换器的操控，桥接I/O通道以及履行杂乱电子体系中的其他板级硬件办理功用。器材支撑现场晋级，可为制造商供给运转中改变装备所需的灵敏性，完结规划过错更正或是为产品添加新功用。跟着无间断更新I/O架构的问世，PLD现在可以以无差错、有确保的方法进行从头装备。运用该架构时，规划中门数量的添加一般少于1%，而且无需外部元器材即可完结。经过完结无需电源重启、安稳牢靠的装备改变，无间断更新逻辑使得CPLD成为网络、数据中心存储设备以及其他使命导向运用中硬件办理解决方案的抱负挑选。
