Ċirkwit Integrat IC Chip Komponent Elettroniku XC5VLX110-1FFG1153C FPGA Virtex-5

Attributi tal-Prodott

Irrapporta Żball ta' Informazzjoni tal-Prodott

Ara Simili

Dokumenti u Media

Klassifikazzjonijiet Ambjentali u ta' Esportazzjoni

Array ta 'gate programmabbli fuq il-post

Aarray ta' gate programmabbli fuq il-post(FPGA) hija anċirkwit integratiddisinjat biex jiġi kkonfigurat minn klijent jew disinjatur wara l-manifattura - għalhekk it-terminuprogrammabbli fuq il-post.Il-konfigurazzjoni FPGA hija ġeneralment speċifikata bl-użu alingwa tad-deskrizzjoni tal-ħardwer(HDL), simili għal dak użat għal anċirkwit integrat speċifiku għall-applikazzjoni(AŻIKU).Dijagrammi taċ-ċirkwitikienu użati qabel biex jispeċifikaw il-konfigurazzjoni, iżda dan huwa dejjem aktar rari minħabba l-miġja taawtomazzjoni tad-disinn elettronikugħodod.

FPGAs fihom firxa ta 'programmabbli blokki loġiċi, u ġerarkija ta' interkonnessjonijiet rikonfigurabbli li jippermettu li l-blokki jiġu mqabbda flimkien.Blokki loġiċi jistgħu jiġu kkonfigurati biex iwettqu kumplessifunzjonijiet kombinazzjonali, jew jaġixxu bħala sempliċixtiebi loġiċisimiliUuXOR.Fil-biċċa l-kbira tal-FPGAs, il-blokki loġiċi jinkludu wkollelementi tal-memorja, li jista 'jkun sempliċiflip flopsjew blokki aktar kompluti tal-memorja.^[1]Ħafna FPGAs jistgħu jiġu pprogrammati mill-ġdid biex jimplimentaw differentifunzjonijiet loġiċi, li jippermetti flessibblikompjuters konfigurabbli mill-ġdidkif imwettaq fiSoftwer tal-kompjuter.

L-FPGAs għandhom rwol notevoli fihomsistema inkorporatażvilupp minħabba l-kapaċità tagħhom li jibdew l-iżvilupp tas-softwer tas-sistema simultanjament mal-ħardwer, jippermettu simulazzjonijiet tal-prestazzjoni tas-sistema f'fażi bikrija ħafna tal-iżvilupp, u jippermettu diversi provi tas-sistema u iterazzjonijiet tad-disinn qabel ma jiffinalizzaw l-arkitettura tas-sistema.^[2]

Storja[editja]

L-industrija FPGA nibet minnmemorja programmabbli li tinqara biss(PROM) uapparat loġiku programmabbli(PLDs).PROMs u PLDs it-tnejn kellhom l-għażla li jiġu pprogrammati f'lottijiet f'fabbrika jew fil-qasam (programmabbli fuq il-post).^[3]

Alteratwaqqfet fl-1983 u wassal l-ewwel apparat loġiku riprogrammabbli tal-industrija fl-1984 – l-EP300 – li kellu tieqa tal-kwarz fil-pakkett li ppermettiet lill-utenti jleqqu lampa ultra-vjola fuq id-die biex iħassru l-EPROMċelluli li żammew il-konfigurazzjoni tal-apparat.^[4]

Xilinxipproduċa l-ewwel programmabbli fuq il-post kummerċjalment vijabbliarray gatefl-1985^[3]– l-XC2064.^[5]L-XC2064 kellu xtiebi programmabbli u interkonnessjonijiet programmabbli bejn xtiebi, il-bidu ta 'teknoloġija u suq ġodda.^[6]L-XC2064 kellu 64 blokk loġiku konfigurabbli (CLBs), b'żewġ tliet inputtabelli ta' tiftix(LUTs).^[7]

Fl-1987, il-Ċentru tal-Gwerra tal-wiċċ Navaliiffinanzja esperiment propost minn Steve Casselman biex jiżviluppa kompjuter li jimplimenta 600,000 bieb riprogrammabbli.Casselman kellu suċċess u ħarġet privattiva relatata mas-sistema fl-1992.^[3]

Altera u Xilinx komplew mingħajr kontestazzjoni u kibru malajr mill-1985 sa nofs is-snin disgħin meta l-kompetituri nibtu, u jonqsu porzjon sinifikanti tas-sehem tas-suq tagħhom.Sal-1993, Actel (issaMicrosemi) kien qed iservi madwar 18 fil-mija tas-suq.^[6]

Is-snin 90 kienu perjodu ta 'tkabbir mgħaġġel għall-FPGAs, kemm fis-sofistikazzjoni taċ-ċirkwit kif ukoll fil-volum tal-produzzjoni.Fil-bidu tad-disgħinijiet, l-FPGAs kienu primarjament użati fitelekomunikazzjonijietunetwerking.Sa l-aħħar tad-deċennju, l-FPGAs sabu triqthom fl-applikazzjonijiet tal-konsumatur, tal-karozzi u industrijali.^[8]

Sal-2013, Altera (31 fil-mija), Actel (10 fil-mija) u Xilinx (36 fil-mija) flimkien irrappreżentaw madwar 77 fil-mija tas-suq tal-FPGA.^[9]

Kumpaniji bħall-Microsoft bdew jużaw FPGAs biex jaċċelleraw sistemi ta' prestazzjoni għolja u intensivi b'komputazzjoni (bħall-ċentri tad-datali joperaw tagħhomBing search engine), minħabbaprestazzjoni għal kull wattFPGAs vantaġġ jagħtu.^[10]Microsoft bdiet tuża FPGAs biextaċċelleraBing fl-2014, u fl-2018 bdew jużaw FPGAs fuq tagħbija tax-xogħol oħra taċ-ċentru tad-dejta għall-Azure cloud computingpjattaforma.^[11]

Il-kalendarji li ġejjin jindikaw progress f'aspetti differenti tad-disinn tal-FPGA:

Gates

• 1987: 9,000 bieb, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, Dipartiment tal-Gwerra tal-wiċċ Navali^[3]
• Kmieni tas-snin 2000: miljuni^[8]
• 2013: 50 miljun, Xilinx^[12]

Daqs tas-suq

• 1985: L-ewwel FPGA kummerċjali: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: $14-il miljun^[6]
• c.1993:> $385 miljun^{[6][verifika falliet]}
• 2005: $1.9 biljun^[13]
• Estimi tal-2010: $2.75 biljun^[13]
• 2013: $5.4 biljun^[14]
• Stima tal-2020: $ 9.8 biljun^[14]

Id-disinn jibda

Abidu tad-disinnhuwa disinn personalizzat ġdid għall-implimentazzjoni fuq FPGA.

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

Disinn[editja]

FPGAs kontemporanji għandhom riżorsi kbar ta 'xtiebi loġiċiu blokki RAM biex jimplimentaw komputazzjonijiet diġitali kumplessi.Peress li d-disinji tal-FPGA jimpjegaw rati I/O mgħaġġla ħafna u data bidirezzjonalikarozzi tal-linja, isir sfida li jiġi vverifikat iż-żmien korrett ta 'data valida fil-ħin ta' setup u l-ħin taż-żamma.

Ippjanar tal-arttippermetti l-allokazzjoni tar-riżorsi fi ħdan l-FPGAs biex tissodisfa dawn ir-restrizzjonijiet ta’ ħin.L-FPGAs jistgħu jintużaw biex jimplimentaw kwalunkwe funzjoni loġika li anAŻIKUjistgħu jwettqu.Il-ħila li taġġorna l-funzjonalità wara t-tbaħħir,konfigurazzjoni mill-ġdid parzjalita’ porzjon tad-disinn^[17]u l-ispejjeż baxxi tal-inġinerija mhux rikorrenti relattivi għal disinn ASIC (minkejja l-ispiża tal-unità ġeneralment ogħla), joffru vantaġġi għal ħafna applikazzjonijiet.^[1]

Xi FPGAs għandhom karatteristiċi analogi minbarra funzjonijiet diġitali.L-aktar karatteristika analoga komuni hija programmabblirata slewfuq kull pin tal-ħruġ, li jippermetti lill-inġinier jistabbilixxi rati baxxi fuq pinnijiet mgħobbija ħafif li kiekuċirkujewkoppjainaċċettabbli, u biex jiġu stabbiliti rati ogħla fuq pinnijiet mgħobbija ħafna fuq kanali ta 'veloċità għolja li inkella jimxu bil-mod wisq.^[18][19]Komuni wkoll huma kwarz-oxxillaturi tal-kristall, oxxillaturi ta 'reżistenza-kapaċità fuq iċ-ċippa, uloops fażi msakkrama inkorporatioxxillaturi kkontrollati bil-vultaġġużat għall-ġenerazzjoni u l-ġestjoni tal-arloġġ kif ukoll għal serializzatur-deserializer b'veloċità għolja (SERDES) jittrasmettu arloġġi u rkupru tal-arloġġ tar-riċevitur.Pjuttost komuni huma differenzjalikomparaturifuq pins tad-dħul iddisinjati biex ikunu konnessi magħhomsinjalazzjoni differenzjalikanali.Ftit "sinjal imħallatFPGAs” għandhom periferali integratikonvertituri minn analogu għal diġitali(ADCs) ukonvertituri diġitali għal analogu(DACs) bi blokki tal-kondizzjonament tas-sinjali analogi li jippermettulhom joperaw bħala asistema fuq ċippa(SoC).^[20]Apparat bħal dan iċċajpar il-linja bejn FPGA, li jġorr dawk diġitali u żerijiet fuq id-drapp ta 'interkonnessjoni programmabbli intern tiegħu, ufirxa analoga programmabbli fuq il-post(FPAA), li jġorr valuri analogi fuq id-drapp ta 'interkonnessjoni programmabbli intern tiegħu.