Любая цифровая микросхема (опустим для простоты аналоговые блоки) представляет из себя по сути соединенные между собой регистры и логические вентили. Этот уровень абстракции называется RTL — Register Transfer Level.

В таком виде оно укладывается в ASIC в начале физического дизайна. Потом между этими регистрами и вентилями проводятся физические соединения.

ПЛИС по сути такая же микросхема с заранее заданной структурой из элементарных ячеек. Но взаимосвязи между этими ячейками можно менять на лету. Поэтому она и называется «Программируемой логической интегральной схемой».

Проблема в том, что:

— структура ПЛИС, за исключением связей — фиксирована

— часть, обеспечивающая возможность программирования связей — отжирает очень много места (то есть это что-то типа КПД по полезной площади кристалла — оно достаточно низкое), а еще — Вы за нее платите. Например Вам надо реализовать логическое И. Но в ПЛИС нет такого компонента — есть логический генератор на много входов, поддерживающий любую Булеву алгебру. И логическое И реализуется на нем — ипользуя условно 10% его возможностей. Или на выходе того же логического генератора стоит регистр. Он Вам не нужен — Вы можете его обойти. Но он все равно там останется просто будет не задействован.

— скорость взаимодействия между ячейками ПЛИС по сравнению с ASIC весьма ограничена, в силу того что структура фиксирована и Вы не можете поставить какие-то компоненты ближе друг к другу, чтобы уменьшить задержку распространения. Или как-то более оптимально провести трассу — так как коммутационная матрица фиксирована. Вы просто можете выбрать один из предлагаемых маршрутов распространения сигнала.

Любую микросхему (цифровую ее часть) в виде RTL можно положить в ПЛИС. В том числе и процессор. Просто в виду перечисленных особенностей ПЛИС — один процессор будучи уложенным в ПЛИС — займет их гораздо больше чем одну штуку.

Поэтому очень часто ПЛИС (или массивы из ПЛИС) используют для прототипирования логики работы устройства, которое планируется выпустить в виде ASIC. Так как ее можно перепрограммировать исправляя ошибки логики. Изготовленный ASIC же перепрограммировать нельзя — поэтому цена ошибки в логике ASIC = цена подготовки к производству нового ASIC. А это очень много денег.

Попытался как мог на пальцах. «Просто и доходчиво» — к сожалению вырастает в такие вот огромные посты, которые все равно никто не читает.