Нэгдсэн хэлхээний IC чип электрон бүрэлдэхүүн хэсэг XC5VLX110-1FFG1153C FPGA Virtex-5

Бүтээгдэхүүний шинж чанарууд

Бүтээгдэхүүний мэдээллийн алдааг мэдээлэх

Үүнтэй төстэй харах

Баримт бичиг ба хэвлэл мэдээлэл

Байгаль орчны болон экспортын ангилал

Талбайд програмчлагдах хаалганы массив

Аталбарт програмчлагдах хаалганы массив(FPGA) ньНэгдсэн хэлхээнийҮйлдвэрлэсний дараа захиалагч эсвэл дизайнераар тохируулах зориулалттай - иймээс нэр томъёоталбарт програмчлах боломжтой.FPGA-ийн тохиргоог ерөнхийд нь a ашиглан тодорхойлдогтехник хангамжийн тайлбар хэл(HDL) -д ашигласантай төстэйхэрэглээний тусгай нэгдсэн хэлхээ(ASIC).Хэлхээний диаграммуудӨмнө нь тохиргоог тодорхойлоход ашиглаж байсан боловч гарч ирснээр энэ нь улам бүр ховор болж байнаэлектрон дизайны автоматжуулалтхэрэгсэл.

FPGA нь массивыг агуулдагпрограмчлах боломжтой логик блокууд, мөн блокуудыг хооронд нь холбох боломжийг олгодог дахин тохируулах боломжтой харилцан холболтын шатлал.Логик блокуудыг цогцоор нь гүйцэтгэхээр тохируулж болнохосолсон функцууд, эсвэл энгийн байдлаар ажиллахлогик хаалгадуртайБАболонXOR.Ихэнх FPGA-д логик блокууд бас багтдагсанах ойн элементүүд, энэ нь энгийн байж болох юмфлип-флопэсвэл илүү бүрэн санах ойн блокууд.^[1]Олон FPGA-г өөр өөр хэрэгжүүлэхийн тулд дахин програмчилж болнологик функцууд, уян хатан байхыг зөвшөөрдөгдахин тохируулах боломжтой тооцоолохонд гүйцэтгэсэн шигкомпьютерийн програм хангамж.

FPGA нь гайхалтай үүрэг гүйцэтгэдэгсуулгагдсан системСистемийн програм хангамжийн хөгжүүлэлтийг техник хангамжтай нэгэн зэрэг эхлүүлэх, системийн гүйцэтгэлийн симуляцийг хөгжүүлэлтийн маш эхний үе шатанд идэвхжүүлэх, системийн архитектурыг эцэслэхээс өмнө янз бүрийн системийн туршилт, дизайны давталтуудыг хийх боломжийг олгодог.^[2]

Түүх[засварлах]

FPGA салбар нь нахиалдагпрограмчлагдсан зөвхөн унших санах ой(PROM) болонпрограмчлагдсан логик төхөөрөмжүүд(PLDs).PROM болон PLD хоёулаа үйлдвэрт эсвэл талбайд (талбайд програмчлагдсан) багцаар програмчлагдсан байх боломжтой.^[3]

Альтерань 1983 онд үүсгэн байгуулагдсан бөгөөд 1984 онд салбарын анхны дахин програмчлагдах логик төхөөрөмж болох EP300-ийг нийлүүлсэн бөгөөд энэ нь багц доторх кварц цонхтой бөгөөд хэрэглэгчдэд хэт ягаан туяаны гэрлийг гэрэлтүүлэх боломжийг олгодог.EPROMтөхөөрөмжийн тохиргоог хадгалсан нүднүүд.^[4]

Шилинксхээрийн программчлагдах анхны арилжааны хувьд боломжтой төхөөрөмжийг үйлдвэрлэсэнхаалганы массив1985 онд^[3]- XC2064.^[5]XC2064 нь программчлагдах хаалгатай, хаалганы хооронд програмчлагдах боломжтой холболттой байсан нь шинэ технологи, зах зээлийн эхлэл байв.^[6]XC2064 нь 64 тохируулж болох логик блоктой (CLB) бөгөөд хоёр гурван оролттой.хүснэгтүүдийг хайх(LUTs).^[7]

1987 ондТэнгисийн цэргийн гадаргын байлдааны төвСтив Кассельманы санал болгосон 600,000 дахин програмчлах боломжтой компьютерийг бүтээх туршилтыг санхүүжүүлсэн.Кассельман амжилттай ажиллаж, 1992 онд системтэй холбоотой патентыг гаргажээ.^[3]

Altera болон Xilinx нь 1985 оноос хойш 1990-ээд оны дунд үе хүртэл өрсөлдөгчид гарч ирснээр зах зээлд эзлэх хувийн жингийнх нь багагүй хэсгийг устгаснаар хурдацтай хөгжиж байв.1993 он гэхэд Актел (одооМикро хагас) зах зээлийн 18 орчим хувьд үйлчилж байсан.^[6]

1990-ээд он бол FPGA-ийн хувьд хэлхээний боловсронгуй байдал, үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр хурдацтай өсөлтийн үе байсан.1990-ээд оны эхээр FPGA-г ихэвчлэн ашигладаг байсанхарилцаа холбооболонсүлжээ.Арван жилийн эцэс гэхэд FPGA нь хэрэглэгч, автомашин, үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд нэвтэрч эхэлсэн.^[8]

2013 он гэхэд Altera (31 хувь), Actel (10 хувь), Xilinx (36 хувь) нийлээд FPGA зах зээлийн ойролцоогоор 77 хувийг эзэлжээ.^[9]

Майкрософт зэрэг компаниуд өндөр хүчин чадалтай, тооцооллын эрчимтэй системийг хурдасгахын тулд FPGA-г ашиглаж эхэлсэн.мэдээллийн төвүүдүйл ажиллагаа явуулж байгаа нь тэднийBing хайлтын систем), шалтгаануудаас болжватт тутамд гүйцэтгэлдавуу тал нь FPGA-ууд хүргэдэг.^[10]Майкрософт FPGA ашиглаж эхэлсэнхурдасгах2014 онд Bing, 2018 онд бусад дата төвийн ажлын ачаалалд зориулж FPGA-г ашиглаж эхэлсэн.Азур үүлэн тооцоололплатформ.^[11]

Дараах цагийн хуваарь нь FPGA дизайны өөр өөр талуудын ахиц дэвшлийг харуулж байна:

Гейтс

• 1987 он: 9000 хаалга, Силинкс^[6]
• 1992: 600,000, Тэнгисийн цэргийн гадаргын байлдааны хэлтэс^[3]
• 2000-аад оны эхэн үе: сая сая^[8]
• 2013 он: 50 сая, Xilinx^[12]

Зах зээлийн хэмжээ

• 1985: Анхны арилжааны FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987 он: 14 сая доллар^[6]
• в.1993: >385 сая доллар^{[6][баталгаажуулалт амжилтгүй болсон]}
• 2005: 1.9 тэрбум доллар^[13]
• 2010 оны тооцоо: 2.75 тэрбум доллар^[13]
• 2013 он: 5.4 тэрбум доллар^[14]
• 2020 оны тооцоо: 9.8 тэрбум доллар^[14]

Дизайн эхэлнэ

Адизайны эхлэлнь FPGA дээр хэрэгжүүлэх шинэ захиалгат загвар юм.

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

Дизайн[засварлах]

Орчин үеийн FPGA нь асар их нөөцтэйлогик хаалганарийн төвөгтэй тоон тооцооллыг хэрэгжүүлэх RAM блокууд.FPGA дизайн нь маш хурдан оролт гаралтын хурд болон хоёр чиглэлтэй өгөгдлийг ашигладагавтобуснууд, энэ нь тохируулах хугацаа болон хадгалах хугацааны дотор хүчинтэй өгөгдлийн зөв хугацааг шалгахад бэрхшээлтэй болж байна.

Шалны төлөвлөлтЭдгээр цаг хугацааны хязгаарлалтыг хангахын тулд FPGA дотор нөөцийн хуваарилалтыг идэвхжүүлдэг.FPGA-ийг ямар ч логик функцийг хэрэгжүүлэхэд ашиглаж болноASICгүйцэтгэж чадна.Тээвэрлэлтийн дараа функцийг шинэчлэх чадвар,хэсэгчлэн дахин тохируулахдизайны нэг хэсэг^[17]мөн ASIC загвартай харьцуулахад бага давтагдахгүй инженерийн зардал (нэгжийн өртөг нь ерөнхийдөө өндөр байдаг) нь олон хэрэглээнд давуу талтай.^[1]

Зарим FPGA нь дижитал функцээс гадна аналог шинж чанартай байдаг.Хамгийн түгээмэл аналог шинж чанар нь програмчлах боломжтойэргэлтийн хурдгаралтын зүү тус бүр дээр, өөрөөр хэлбэл бага ачаалалтай тээглүүр дээр бага тариф тогтоох боломжийг инженерт олгоно.бөгжэсвэлхосхүлээн зөвшөөрөгдөөгүй бөгөөд өндөр хурдны сувгууд дээр ачаалал ихтэй тээглүүрүүдэд илүү өндөр хурдыг тохируулах, өөрөөр хэлбэл хэтэрхий удаан ажиллах болно.^[18][19]Мөн кварц нь түгээмэл байдаг.болор осциллятор, чип дээрх эсэргүүцэл багтаамжтай осциллятор, бафазын түгжигдсэн гогцоонуудсуулгагдсанхүчдэлийн удирдлагатай осцилляторцаг үүсгэх, удирдах, мөн өндөр хурдны цуваажуулагч-десерализатор (SERDES) дамжуулах цаг болон хүлээн авагчийн цагийг сэргээхэд ашигладаг.Дифференциал нь нэлээд түгээмэл байдагхарьцуулагчхолбох зориулалттай оролтын зүү дээрдифференциал дохиололсувгууд.Цөөхөн "холимог дохиоFPGAs” нь захын нэгдсэн төхөөрөмжтэйаналог-тоон хувиргагч(ADCs) бадижитал-аналог хувиргагч(DACs) нь аналог дохионы тохируулагч блоктой бөгөөд тэдгээр ньчип дээрх систем(SoC).^[20]Ийм төхөөрөмжүүд нь дотоод программчлагдах харилцан холболтын материал дээр дижитал болон тэгүүдийг агуулсан FPGA хоорондын шугамыг бүдгэрүүлж,талбарт програмчлагдах аналог массив(FPAA) нь дотоод программчлагдах харилцан холболтын даавуун дээр аналог утгыг агуулдаг.