(Яңа һәм оригиналь) 3S200A-4FTG256C IC Chip XC3S200A-4FTG256C запасында

Продукт сыйфатлары

 Кыр программалаштырыла торган капка массивы

 А.кыр-программалаштырыла торган капка массивы(FPGA)интеграль схемаКлиент яки дизайнер җитештергәннән соң конфигурацияләнергә тиеш - димәк терминкыр программалаштырыла торган.FPGA конфигурациясе гадәттә a ярдәмендә күрсәтеләҗиһаз тасвирлау теле(HDL), ан өчен кулланылганга охшаганкушымталарга хас интеграль схема(ASIC).Схема схемаларымоңа кадәр конфигурацияне күрсәтү өчен кулланылганнар, ләкин килү аркасында бу бик сирәкэлектрон дизайн автоматизациясекораллар.

FPGA'лар массивы барпрограммалаштырыла торган логик блоклар, һәм блокларны бергә чыбыкларга мөмкинлек бирүче үзгәртелә торган үзара бәйләнешләр иерархиясе.Логик блоклар катлаулы башкару өчен конфигурацияләнергә мөмкинкомбинацион функцияләр, яисә гади эш итегезлогик капкаларкебек.ӘмһәмXOR.Күпчелек FPGAларда логик блоклар да керәхәтер элементлары, бу гади булырга мөмкинфлип флопларяки тулырак хәтер блоклары.^[1]Күпчелек FPGA'ларны төрлечә тормышка ашыру өчен яңадан программалаштырырга мөмкинлогик функцияләрсыгылмалы булырга мөмкинлек бирәконфигурацияләнә торган исәпләүбашкарылган кебеккомпьютер программалары.

FPGAларның искиткеч роле барурнаштырылган системаСистема программаларын эшләүне җиһазлар белән бер үк вакытта башлап җибәрү, үсешнең бик башлангыч этабында система эшләнмәләрен симуляцияләү, система архитектурасын тәмамлаганчы төрле система сынауларына һәм дизайн кабатлауларына мөмкинлек бирү аркасында үсеш.^[2]

Тарих [редакцияләү]

FPGA индустриясе үсеп чыктыпрограммалаштырыла торган уку хәтере(PROM) һәмпрограммалаштырыла торган логик җайланмалар(ПЛД).PROMs һәм PLDларның икесе дә заводта яки кырда партияләрдә программалаштыру мөмкинлеге булган (кыр программалаштырыла торган).^[3]

Альтера1983-нче елда оешкан һәм тармакның беренче программалаштырыла торган логик җайланмасы - EP300 - пакетта кварц тәрәзәсен күрсәткән, кулланучыларга ультрафиолет-лампаны яктыртырга мөмкинлек биргән.EPROMҗайланма конфигурациясен тоткан күзәнәкләр.^[4]

Ксилинкспрограммалаштырыла торган беренче коммерцияле кыр җитештерәкапка массивы1985 елда^[3]- XC2064.^[5]XC2064 программалаштырыла торган капкалар һәм капка арасында программалаштырылган үзара бәйләнешләр, яңа технология һәм базар башы булган.^[6]XC2064 64 конфигурацияләнә торган логик блокларга (CLB), ике өч кертү беләнэзләү таблицалары(LUTs).^[7]

1987 елдаХәрби-диңгез өслеге сугыш үзәгеСтив Кассельман тәкъдим иткән экспериментны финанслады, 600 000 репрограммалаштырыла торган капкаларны кертә торган компьютер.Кассельман уңышлы булды һәм 1992-нче елда системага бәйле патент бирелде.^[3]

Альтера һәм Ксилинкс бертуктаусыз дәвам иттеләр һәм тиз арада 1985-нче елдан 1990-нчы еллар уртасына кадәр көндәшләр үсеп чыккач, аларның базар өлешенең зур өлешен җимерделәр.1993 елга, Актель (хәзерМикросеми) базарның якынча 18 процентына хезмәт күрсәтә иде.^[6]

1990-нчы еллар FPGA-лар өчен тиз үсеш чоры иде, район челтәрендә дә, җитештерү күләмендә дә.1990-нчы еллар башында, FPGAлар беренче чиратта кулланылгантелекоммуникацияһәмчелтәр.Декада ахырында, FPGAлар кулланучылар, автомобильләр һәм сәнәгать кушымталарына юл таптылар.^[8]

2013 елга Альтера (31 процент), Актель (10 процент) һәм Ксилинкс (36 процент) бергәләп FPGA базарының якынча 77 процентын тәшкил иттеләр.^[9]

Майкрософт кебек компанияләр югары җитештерүчән, исәпләү интенсив системаларын тизләтү өчен FPGA'ларны куллана башладылар (кебекмәгълүмат үзәкләреАлар белән эш итәBing эзләү системасы) аркасындаваттка күрсәткечFPGAs өстенлеге.^[10]Microsoft FPGA'ларны куллана башладытизләтүBing 2014, һәм 2018-нче елда FPGA-ны бүтән мәгълүмат үзәгенең эш йөкләре аша урнаштыра башладыларAzure болыт исәпләүплатформа.^[11]

Түбәндәге сроклар FPGA дизайнының төрле аспектларында алгарышны күрсәтәләр:

Гейтс

• 1987: 9000 капка, Ксилинкс^[6]
• 1992: 600,000, Диңгез өслегендә сугыш бүлеге^[3]
• 2000-нче еллар башы: миллионнар^[8]
• 2013: 50 миллион, Ксилинкс^[12]

Базар күләме

• 1985: Беренче коммерция FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: 14 миллион доллар^[6]
• в.1993:> $ 385 млн^{[6][тикшерү уңышсыз]}
• 2005: 1,9 миллиард доллар^[13]
• 2010 ел бәяләве: 2,75 миллиард доллар^[13]
• 2013: 5,4 миллиард доллар^[14]
• 2020 сметасы: $ 9,8 млрд^[14]

Дизайн башлана

А.дизайн стартыFPGAда тормышка ашыру өчен яңа махсус дизайн.

• 2005: 80,000^[15]
• 2008: 90,000^[16]

Дизайн [редакцияләү]

Хәзерге FPGAларның зур ресурслары барлогик капкаларһәм катлаулы санлы исәпләүләрне кертү өчен RAM блоклары.FPGA дизайннары бик тиз I / O ставкаларын һәм ике яклы мәгълүматны кулланаларавтобуслар, урнаштыру вакыты эчендә дөрес мәгълүматның дөрес вакытын тикшерү авыр.

Идәнне планлаштырубу вакыт чикләүләрен канәгатьләндерү өчен FPGAs эчендә ресурс бүлеп бирергә мөмкинлек бирә.FPGA'лар теләсә нинди логик функцияне тормышка ашыру өчен кулланылырга мөмкинASICбашкара ала.Тапшырудан соң функцияне яңарту сәләте,өлешчә яңадан конфигурациядизайн өлеше^[17]һәм ASIC дизайнына караганда аз кабатланмаган инженерлык чыгымнары (гомуми берәмлек бәясенә карамастан) күп кушымталар өчен өстенлекләр тәкъдим итә.^[1]

Кайбер FPGAларның санлы функцияләргә өстәп аналог үзенчәлекләре бар.Иң еш очрый торган аналог үзенчәлеге - программалаштырылганүтерү дәрәҗәсеһәрбер чыгу пинында, инженерга җиңел йөкләнгән кадакларга түбән ставкалар куярга мөмкинлек бирәшыңгырауякипаркабул ителмәгән, һәм бик тиз йөри торган югары тизлекле каналларда авыр йөкләнгән кадакларга югары ставкалар кую.^[18][19]Шулай ук ​​кварц-кристалл осиляторлары, чиптагы каршылык-сыйдырышлык осилаторлары, һәмфазалы йозакларурнаштырылганкөчәнеш белән идарә итүче осиляторларсәгать җитештерү һәм идарә итү өчен, шулай ук ​​югары тизлекле серияле-дезериализатор (SERDES) өчен сәгатьләр һәм кабул итүченең сәгатьләрен торгызу өчен кулланыла.Гадәттә дифференциальчагыштыручылартоташу өчен эшләнгән кертү пинкаларындадифференциаль сигналканаллар.Берничә "катнаш сигналFPGAs ”периферияне берләштердеаналог-санлы конвертерлар(ADCs) һәмсанлы-аналог конвертерлар(DAC) аналог сигнал кондиционеры блоклары белән, аларга эшләргә мөмкинлек бирәсистема-чип(SoC).^[20]Мондый җайланмалар FPGA арасындагы сызыкны төссезләндерәләр, ул санлы һәм нульләрне эчке программалаштырыла торган үзара бәйләнеш тукымасында йөртә, һәмкыр-программалаштырыла торган аналог массивы(FPAA), эчке программалаштырыла торган үзара бәйләнеш тукымасында аналог кыйммәтләрен йөртә.

Логик блоклар [редакцияләү]

Төп мәкалә:Логик блок

Логик күзәнәкнең гадиләштерелгән мисал иллюстрациясе (LUT -Эзләү таблицасы, FA -Тулы реклама, DFF -D тибындагы флип-флоп)

Иң еш очрый торган FPGA архитектурасы массивдан торалогик блоклар(конфигурацияләнә торган логик блоклар, CLB, яки логик массив блоклары, сатучыга карап LABs дип атала),I / O такта, һәм маршрут каналлары.^[1]Гадәттә, барлык маршрут каналларының киңлеге бер үк (чыбыклар саны).Берничә I / O такта бер рәт биеклегенә яки массивдагы бер багананың киңлегенә туры килергә мөмкин.

“Заявка схемасы тиешле ресурслар белән FPGAга кертелергә тиеш.Дизайннан кирәк булган CLBs / LABs һәм I / Os саны җиңел билгеләнсә дә, кирәк булган маршрут юллары саны хәтта шул ук күләмдә логика булган дизайннар арасында да төрле булырга мөмкин.(Мәсәлән, акроссовкаага караганда күпкә күбрәк маршрут таләп итәсистолик массившул ук капка санау белән.Кулланылмаган маршрут треклары бернинди файда китермичә өлешнең бәясен арттыра (һәм эшне киметә), FPGA җитештерүчеләре җитәрлек треклар бирергә тырышалар, шуңа күрә күпчелек дизайннар туры киләчәк.эзләү таблицалары(LUTs) һәм I / Os булырга мөмкинюнәлешле.Бу алынган сметалар белән билгеләнәАренда кагыйдәсеяисә булган конструкцияләр белән экспериментлар ярдәмендә. "^[21]2018 елга,челтәр-чипмаршрут һәм үзара бәйләнеш өчен архитектура эшләнә.^{[цитата кирәк]}

Гомумән, логик блок берничә логик күзәнәкләрдән тора (ALM, LE, кисәк һ.б. дип атала).Типик күзәнәк 4 кертүле LUT, атулы реклама(ФА) һәм аD тибындагы флип-флоп.Болар ике 3 кертүле LUTларга бүленергә мөмкин.Керүнормаль режималар беренчесеннән 4 кертүле LUT белән берләштерелгәнмультиплексер(mux).Керүарифметикрежим, аларның нәтиҗәләре реклама бирүчегә бирелә.Режимны сайлау икенче мукка программалаштырылган.Чыгыш та булырга мөмкинсинхронякиасинхрон, өченче мук программалаштыруга карап.Практикада, рекламачының тулы яки өлешләрефункцияләре буларак саклангансаклап калу өчен LUT-ларгакиңлек.^[22][23][24]

Каты блоклар [редакцияләү]

Заманча FPGA гаиләләре кремнийда урнаштырылган югары дәрәҗәдәге функцияне кертү өчен, югарыдагы мөмкинлекләр буенча киңәя.Бу уртак функцияләрне схемага урнаштыру кирәкле мәйданны киметә һәм бу функцияләрне логик примитивлардан төзү белән чагыштырганда тизлекне арттыра.Аларга мисаллар керәтапкырлаучылар, гомумиDSP блоклары,урнаштырылган процессорлар, югары тизлек I / O логика һәм урнаштырылганхатирәләр.

Endгары очлы FPGAлар югары тизлекне үз эченә алакүп гигабитлы транссейверларһәмкаты IP үзәкләрекебекпроцессор үзәкләре,Этернет урта керү контроле берәмлекләре,PCI/PCI Expressконтроллерлар, һәм тышкы хәтер контроллерлары.Бу үзәкләр программалаштырылган тукыма янында бар, ләкин алар төзелгәнтранзисторларLUTs урынына аларда ASIC дәрәҗәсе барспектакльһәмэнергия кулланукүпчелек тукымалар ресурсларын кулланмыйча, тукыманың күбрәк кулланылыш логикасы өчен буш калдырыла.Күп гигабитлы трансцеверларда шулай ук ​​югары тизлекле сериялеизаторлар һәм дезериализаторлар, LUT-лардан төзеп булмый торган компонентлар, югары җитештерүчән аналог кертү һәм чыгу схемасы бар.Гары дәрәҗәдәге физик катлам (PHY) функциональлегелиния кодлауFPGAга карап, каты логикада серияләштерүчеләр һәм дезериализаторлар белән берлектә тормышка ашырылырга мөмкин.