XC5VSX50T-1FFG1136I Integrált áramkörök Elektronikus alkatrészek Eredeti és Új Ic Chip

Termékjellemzők

Termékinformációs hiba bejelentése

Hasonló megtekintése

Dokumentumok és média

Környezetvédelmi és export osztályozások

 Terepi programozható kaputömb

 Amezőben programozható kaputömb(FPGA) egyintegrált áramkörúgy tervezték, hogy a megrendelő vagy a tervező a gyártás után konfigurálja – innen ered a kifejezésterepen programozható.Az FPGA konfigurációt általában az ahardverleíró nyelv(HDL), hasonló az analkalmazás-specifikus integrált áramkör(ASIC).Áramköri diagramokkorábban a konfiguráció megadására használták, de ez a megjelenése miatt egyre ritkábbelektronikus tervezési automatizáláseszközöket.

Az FPGA-k egy tömböt tartalmaznakprogramozható logikai blokkok, valamint az újrakonfigurálható összekapcsolások hierarchiája, amely lehetővé teszi a blokkok összekapcsolását.A logikai blokkok konfigurálhatók összetett végrehajtásrakombinációs funkciók, vagy viselkedjen egyszerűenlogikai kapukmintÉSésXOR.A legtöbb FPGA-ban a logikai blokkok is tartalmaznakmemória elemek, ami egyszerű is lehetpapucsokvagy több teljes memóriablokk.^[1]Sok FPGA átprogramozható, hogy különböző változatokat hajtson végrelogikai függvények, rugalmasságot tesz lehetővéújrakonfigurálható számítástechnikaben végrehajtott módonSzámítógépes program.

Az FPGA-knak figyelemre méltó szerepük vanbeágyazott rendszerfejlesztés, mivel képesek a rendszerszoftver-fejlesztést a hardverrel egyidejűleg elindítani, lehetővé teszik a rendszerteljesítmény-szimulációkat a fejlesztés nagyon korai szakaszában, és lehetővé teszik a különféle rendszerpróbákat és tervezési iterációkat a rendszerarchitektúra véglegesítése előtt.^[2] 

Történelem[szerkeszteni]

Az FPGA-ipar ebből sarjadt kiprogramozható, csak olvasható memória(PROM) ésprogramozható logikai eszközök(PLD-k).Mind a PROM-ok, mind a PLD-k kötegenként programozhatók gyárban vagy terepen (helyi programozható).^[3]

Altera1983-ban alapították, és 1984-ben szállította az iparág első újraprogramozható logikai eszközét – az EP300-at –, amely egy kvarc ablakot tartalmazott a csomagban, amely lehetővé tette a felhasználók számára, hogy ultraibolya lámpát világítsanak a szerszámon, hogy töröljék aEPROMcellák, amelyek az eszköz konfigurációját tartalmazták.^[4]

Xilinxelkészítette az első kereskedelmileg életképes terepi programozhatótkaputömb1985-ben^[3]– az XC2064.^[5]Az XC2064 programozható kapukkal és a kapuk közötti programozható összeköttetésekkel rendelkezik, ami egy új technológia és piac kezdete.^[6]Az XC2064 64 konfigurálható logikai blokkkal (CLB) rendelkezik, két három bemenettelkereső táblázatok(LUT-ok).^[7]

1987-ben aNaval Surface Warfare Centerfinanszírozta a Steve Casselman által javasolt kísérletet egy olyan számítógép kifejlesztésére, amely 600 000 újraprogramozható kaput valósít meg.A Casselman sikeres volt, és 1992-ben szabadalmat adtak ki a rendszerhez.^[3]

Az Altera és a Xilinx vita nélkül folytatódott, és gyorsan növekedett 1985-től az 1990-es évek közepéig, amikor a versenytársak felszaporodtak, csökkentve piaci részesedésük jelentős részét.1993-ra az Actel (maMicrosemi) a piac mintegy 18 százalékát szolgálta ki.^[6]

Az 1990-es évek az FPGA-k gyors növekedésének időszaka volt, mind az áramkörök kifinomultsága, mind a gyártás mennyisége tekintetében.Az 1990-es évek elején elsősorban az FPGA-kat használtáktávközléséshálózatépítés.Az évtized végére az FPGA-k utat találtak a fogyasztói, autóipari és ipari alkalmazásokban.^[8]

2013-ra az Altera (31 százalék), az Actel (10 százalék) és a Xilinx (36 százalék) együtt az FPGA-piac mintegy 77 százalékát képviselte.^[9]

Az olyan vállalatok, mint a Microsoft, elkezdték az FPGA-kat használni a nagy teljesítményű, számításigényes rendszerek felgyorsítására (pl.adatközpontokamelyek működtetik azokatBing kereső), miatt ateljesítmény per wattAz FPGA-k előnye.^[10]A Microsoft elkezdte használni az FPGA-katfelgyorsítaniA Bing 2014-ben, 2018-ban pedig megkezdte az FPGA-k telepítését más adatközponti munkaterhelések között.Égszínkék felhő alapú számítástechnikafelület.^[11]

A következő idővonalak jelzik az FPGA tervezés különböző aspektusaiban elért előrehaladást:

Kapuk

• 1987: 9000 kapu, Xilinx^[6]
• 1992: 600 000, Naval Surface Warfare Department^[3]
• 2000-es évek eleje: milliók^[8]
• 2013: 50 millió, Xilinx^[12]

Piac mérete

• 1985: Az első kereskedelmi FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: 14 millió dollár^[6]
• c.1993: >385 millió dollár^{[6][sikertelen ellenőrzés]}
• 2005: 1,9 milliárd dollár^[13]
• 2010-es becslések: 2,75 milliárd dollár^[13]
• 2013: 5,4 milliárd dollár^[14]
• 2020-as becslés: 9,8 milliárd dollár^[14]

Kezdődik a tervezés

Atervezés kezdeteegy új egyedi tervezés FPGA-n való megvalósításhoz.

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

Tervezés[szerkeszteni]

A kortárs FPGA-k nagy erőforrásokkal rendelkezneklogikai kapukés RAM blokkok komplex digitális számítások megvalósításához.Mivel az FPGA-tervek nagyon gyors I/O-sebességet és kétirányú adatokat alkalmaznakbuszok, kihívást jelent az érvényes adatok helyes időzítésének ellenőrzése a beállítási és tartási időn belül.

Alaprajzlehetővé teszi az FPGA-kon belüli erőforrás-allokációt, hogy megfeleljen ezeknek az időkorlátoknak.Az FPGA-k bármilyen logikai funkció megvalósítására használhatók, amely egyASICtud teljesíteni.A funkciók szállítás utáni frissítésének lehetősége,részleges újrakonfigurálása terv egy részének^[17]és az ASIC-konstrukcióhoz viszonyított alacsony, egyszeri tervezési költségek (az általában magasabb egységköltség ellenére) számos alkalmazás számára előnyösek.^[1]

Egyes FPGA-k a digitális funkciókon kívül analóg funkciókkal is rendelkeznek.A leggyakoribb analóg funkció a programozhatóelfordulási arányminden kimeneti érintkezőn, lehetővé téve a mérnök számára, hogy alacsony értéket állítson be az enyhén terhelt érintkezőkön, amelyek egyébként működnénekgyűrűvagypárosítelfogadhatatlanul, és magasabb sebességet állítson be az erősen terhelt érintkezőkre a nagy sebességű csatornákon, amelyek egyébként túl lassan futnának.^[18][19]Szintén gyakori a kvarckristály oszcillátorok, chipre épített ellenállás-kapacitás oszcillátorok, ésfáziszárt hurkokbeágyazottfeszültségvezérelt oszcillátorokóragenerálására és kezelésére, valamint nagy sebességű sorosító-deserializáló (SERDES) adóórákhoz és vevőóra-helyreállításhoz használják.Meglehetősen gyakoriak a különbségekösszehasonlítókcsatlakoztatásra tervezett bemeneti érintkezőköndifferenciál jelzéscsatornák.Néhány "vegyes jelAz FPGA-k integrált perifériával rendelkeznekanalóg-digitális átalakítók(ADC-k) ésdigitális-analóg átalakítók(DAC) analóg jelkondicionáló blokkokkal, amelyek lehetővé teszik, hogy arendszer-on-a-chip(SoC).^[20]Az ilyen eszközök elmossák a határvonalat az FPGA között, amely digitális egyeseket és nullákat hordoz a belső programozható összekötő szövetén, ésmezőben programozható analóg tömb(FPAA), amely analóg értékeket hordoz a belső programozható összekötő szövetén.