(አዲስ እና ኦሪጅናል) በክምችት 3S200A-4FTG256C IC Chip XC3S200A-4FTG256C

የምርት ባህሪያት

 የመስክ ፕሮግራም ሊደረግ የሚችል በር ድርድር

 ሀየመስክ-ፕሮግራም የበር ድርድር(FPGA) ነውየተቀናጀ ወረዳከተመረተ በኋላ በደንበኛ ወይም በዲዛይነር እንዲዋቀር የተነደፈ - ስለዚህ ቃሉመስክ-ፕሮግራም.የ FPGA ውቅር በአጠቃላይ የሚገለጸው ሀየሃርድዌር መግለጫ ቋንቋ(ኤችዲኤል)፣ ለኤንመተግበሪያ-ተኮር የተቀናጀ ወረዳ(ASIC)የወረዳ ንድፎችቀደም ሲል አወቃቀሩን ለመግለጽ ጥቅም ላይ ውለው ነበር, ነገር ግን ይህ በመምጣቱ ምክንያት በጣም አልፎ አልፎ ነውየኤሌክትሮኒክ ዲዛይን አውቶማቲክመሳሪያዎች.

FPGAዎች ድርድር ይይዛሉፕሮግራም ሊደረግ የሚችል ሎጂክ ብሎኮች, እና ብሎኮች አንድ ላይ እንዲጣመሩ የሚያስችላቸው እንደገና ሊዋቀሩ የሚችሉ የበይነ መረብ ግንኙነቶች ተዋረድ።ሎጂክ ብሎኮች ውስብስብ ለማከናወን ሊዋቀሩ ይችላሉ።ጥምር ተግባራት፣ ወይም እንደ ቀላል እርምጃ ይውሰዱአመክንዮ በሮችእንደእናእናXOR.በአብዛኛዎቹ FPGAዎች፣ ሎጂክ ብሎኮችም ያካትታሉየማስታወሻ አካላት, ቀላል ሊሆን ይችላልነጠላ ጫማወይም የበለጠ የተሟሉ የማህደረ ትውስታ ብሎኮች።^[1]ብዙ FPGAs የተለያዩ ለመተግበር እንደገና መርሃ ግብር ሊደረግ ይችላል።የሎጂክ ተግባራት, ተለዋዋጭ መፍቀድእንደገና ሊዋቀር የሚችል ስሌትውስጥ እንደተከናወነየኮምፒውተር ሶፍትዌር.

FPGAs አስደናቂ ሚና አላቸው።የተከተተ ስርዓትየሥርዓት ሶፍትዌሮችን ልማት ከሃርድዌር ጋር በአንድ ጊዜ ለመጀመር፣ የሥርዓት አፈጻጸም ማስመሰያዎችን በእድገት መጀመሪያ ምዕራፍ ላይ ለማስቻል እና የተለያዩ የሥርዓት ሙከራዎችን እና የንድፍ ድግግሞሾችን የሥርዓት አርክቴክቸር ከማብቃቱ በፊት በመቻላቸው ልማት።^[2]

ታሪክ[አርትዕ]

የ FPGA ኢንዱስትሪ የበቀለው።በፕሮግራም ሊነበብ የሚችል ማህደረ ትውስታ(PROM) እናበፕሮግራም ሊደረጉ የሚችሉ የሎጂክ መሳሪያዎች(PLDs)PROMs እና PLDs ሁለቱም በፋብሪካ ውስጥ ወይም በመስክ (መስክ-ፕሮግራም ሊደረግ የሚችል) በቡድን በፕሮግራም የመቅረብ ምርጫ ነበራቸው።^[3]

አልቴራእ.ኤ.አ. በ 1983 ተመሠረተ እና በ 1984 በኢንዱስትሪው ውስጥ የመጀመሪያውን ሊተካ የሚችል አመክንዮ መሳሪያ - EP300 - በጥቅሉ ውስጥ የኳርትዝ መስኮትን ያሳየ ሲሆን ይህም ተጠቃሚዎች በዲው ላይ የአልትራቫዮሌት መብራትን እንዲያበሩ ያስችላቸዋል ።EPROMየመሳሪያውን ውቅር የያዙ ሕዋሳት.^[4]

Xilinxየመጀመሪያውን ለንግድ ተስማሚ የሆነ መስክ-ፕሮግራም አዘጋጅቷልየበር ድርድርበ1985 ዓ.ም^[3]- XC2064^[5]XC2064 በአዲስ ቴክኖሎጂ እና ገበያ ጅምር መካከል በፕሮግራም ሊሰሩ የሚችሉ በሮች እና በፕሮግራም ሊሰሩ የሚችሉ ግንኙነቶች ነበሩት።^[6]XC2064 64 ሊዋቀሩ የሚችሉ ሎጂክ ብሎኮች (ሲ.ኤል.ቢ.ዎች) ነበረው፣ ባለ ሁለት ባለ ሶስት ግቤትየፍለጋ ጠረጴዛዎች(LUTs)።^[7]

በ 1987 እ.ኤ.አየባህር ኃይል ወለል ጦርነት ማዕከል600,000 ተደጋጋሚ በሮች ተግባራዊ የሚያደርግ ኮምፒዩተር ለመሥራት በ Steve Casselman የቀረበውን ሙከራ የገንዘብ ድጋፍ አድርጓል።ካስልማን ስኬታማ ነበር እና ከስርአቱ ጋር የተያያዘ የፈጠራ ባለቤትነት በ1992 ተሰጠ።^[3]

Altera እና Xilinx ያለምንም ፈታኝ ሁኔታ ቀጠሉ እና በፍጥነት ከ1985 እስከ 1990ዎቹ አጋማሽ ድረስ ተፎካካሪዎች ሲበቅሉ፣ የገበያ ድርሻቸውን ጉልህ በሆነ መልኩ ሸርበውታል።እ.ኤ.አ. በ 1993 ፣ Actel (አሁንማይክሮሴሚ) 18 በመቶ የሚሆነውን ገበያ እያገለገለ ነበር።^[6]

እ.ኤ.አ. በ 1990 ዎቹ ውስጥ ለኤፍፒጂኤዎች ፈጣን እድገት ፣ በወረዳ ውስብስብነት እና በምርት መጠን።እ.ኤ.አ. በ1990ዎቹ መጀመሪያ ላይ FPGAs በዋናነት በ ውስጥ ጥቅም ላይ ውለው ነበር።ቴሌኮሙኒኬሽንእናአውታረ መረብ.በአስር ዓመቱ መጨረሻ፣ FPGAዎች ወደ ሸማች፣ አውቶሞቲቭ እና የኢንዱስትሪ መተግበሪያዎች መግባታቸውን አገኙ።^[8]

እ.ኤ.አ. በ2013፣ Altera (31 በመቶ)፣ Actel (10 በመቶ) እና Xilinx (36 በመቶ) በአንድ ላይ 77 በመቶ የሚሆነውን የFPGA ገበያ ይወክላሉ።^[9]

እንደ ማይክሮሶፍት ያሉ ኩባንያዎች ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን፣ በስሌት የተጠናከሩ ስርዓቶችን (እንደ እ.ኤ.አ.) ለማፋጠን FPGAs መጠቀም ጀምረዋል።የውሂብ ማዕከሎችየሚያንቀሳቅሱት።Bing የፍለጋ ሞተር), በ ምክንያትአፈጻጸም በአንድ ዋትጥቅም FPGAs አሳልፎ.^[10]ማይክሮሶፍት FPGAs መጠቀም ጀመረማፋጠንBing በ2014፣ እና እ.ኤ.አ. በ2018 FPGAዎችን በሌሎች የመረጃ ማዕከል የስራ ጫናዎች ላይ ማሰማራት ጀመረAzure የደመና ማስላትመድረክ.^[11]

የሚከተሉት የጊዜ መስመሮች በተለያዩ የFPGA ንድፍ ገጽታዎች ላይ መሻሻልን ያመለክታሉ፡

ጌትስ

• 1987: 9,000 በሮች, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, Naval Surface Warfare Department^[3]
• በ2000ዎቹ መጀመሪያ፡ ሚሊዮን^[8]
• 2013: 50 ሚሊዮን, Xilinx^[12]

የገበያ መጠን

• 1985: የመጀመሪያው የንግድ FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: 14 ሚሊዮን ዶላር^[6]
• ሐ.1993:> 385 ሚሊዮን ዶላር^{[6][ያልተሳካ ማረጋገጫ]}
• 2005: 1.9 ቢሊዮን ዶላር^[13]
• የ2010 ግምት፡ 2.75 ቢሊዮን ዶላር^[13]
• 2013: 5.4 ቢሊዮን ዶላር^[14]
• የ2020 ግምት፡ 9.8 ቢሊዮን ዶላር^[14]

ንድፍ ይጀምራል

ሀየንድፍ ጅምርበ FPGA ላይ ለመተግበር አዲስ ብጁ ንድፍ ነው።

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

ንድፍ[አርትዕ]

የዘመኑ FPGAዎች ትልቅ ሀብቶች አሏቸውአመክንዮ በሮችእና RAM ውስብስብ ዲጂታል ስሌቶችን ለመተግበር ያግዳል.እንደ FPGA ዲዛይኖች በጣም ፈጣን የI/O ተመኖች እና ባለሁለት አቅጣጫ መረጃን ይቀጥራሉ።አውቶቡሶችትክክለኛ ውሂብን በማዋቀር ጊዜ እና በተያዘው ጊዜ ውስጥ ማረጋገጥ ፈታኝ ይሆናል።

የወለል እቅድ ማውጣትእነዚህን የጊዜ ገደቦች ለማሟላት በ FPGA ውስጥ የሃብት ክፍፍልን ያስችላል።FPGAs ማንኛውንም አመክንዮአዊ ተግባር ለመተግበር ሊያገለግል ይችላል።ASICማከናወን ይችላል።ከመርከብ በኋላ ተግባሩን የማዘመን ችሎታ ፣ከፊል ዳግም ማዋቀርየንድፍ አንድ ክፍል^[17]እና ከ ASIC ንድፍ አንጻር ዝቅተኛው ተደጋጋሚ ያልሆኑ የምህንድስና ወጪዎች (በአጠቃላይ ከፍተኛ ዋጋ ቢኖረውም) ለብዙ አፕሊኬሽኖች ጥቅሞችን ይሰጣል።^[1]

አንዳንድ FPGAዎች ከዲጂታል ተግባራት በተጨማሪ የአናሎግ ባህሪያት አሏቸው።በጣም የተለመደው የአናሎግ ባህሪ ፕሮግራም ነውየተገደለ ፍጥነትበእያንዳንዱ የውጤት ፒን ላይ፣ መሐንዲሱ ያለበለዚያ በትንሹ በተጫኑ ፒኖች ላይ ዝቅተኛ ዋጋዎችን እንዲያስቀምጥ ያስችለዋል።ቀለበትወይምባልና ሚስትተቀባይነት በሌለው ሁኔታ እና በከፍተኛ ፍጥነት በተጫኑ ቻናሎች ላይ በጣም በዝግታ በሚሰሩ ፒን ላይ ከፍተኛ ዋጋዎችን ለማዘጋጀት።^[18][19]እንዲሁም የተለመዱ ኳርትዝ ናቸው-ክሪስታል ኦስቲልተሮች, ላይ-ቺፕ የመቋቋም-አቅም oscillators, እናበደረጃ የተቆለፉ ቀለበቶችከተከተተ ጋርበቮልቴጅ ቁጥጥር የሚደረግባቸው ኦስቲልተሮችለሰዓት ማመንጨት እና አስተዳደር እንዲሁም ለከፍተኛ ፍጥነት ሴሪያላይዘር-deserializer (SERDES) ሰዓቶችን እና የመቀበያ ሰዓት መልሶ ማግኛን ለማስተላለፍ ያገለግላል።በጣም የተለመዱት ልዩነቶች ናቸውማነፃፀሪያዎችለማገናኘት የተነደፉ የግቤት ፒን ላይልዩነት ምልክትቻናሎች.ትንሽ "ድብልቅ ምልክትFPGAs” የተቀናጀ ተጓዳኝ አላቸው።ከአናሎግ ወደ ዲጂታል መቀየሪያዎች(ኤ.ዲ.ሲ.) እናዲጂታል-ወደ-አናሎግ መቀየሪያዎች(DACs) ከአናሎግ ሲግናል ኮንዲሽነር ብሎኮች ጋር እንደ ሀስርዓት-ላይ-ቺፕ(ሶሲ)^[20]እንደነዚህ ያሉ መሳሪያዎች በ FPGA መካከል ያለውን መስመር ያደበዝዛሉ, ይህም በውስጡ ዲጂታል እና ዜሮዎችን በውስጡ በፕሮግራም ሊሰራ በሚችል እርስ በርስ የሚገናኙ ጨርቆችን ይይዛል, እናየመስክ-ፕሮግራም የአናሎግ ድርድር(FPAA)፣ በውስጡ በፕሮግራም ሊሰራ በሚችል እርስ በርሱ የሚገናኝ ጨርቅ ላይ የአናሎግ እሴቶችን የሚሸከም።

ሎጂክ ብሎኮች[አርትዕ]

ዋና መጣጥፍ፡-አመክንዮ ማገድ

የሎጂክ ሕዋስ ቀለል ያለ ምሳሌ (LUT -)የፍለጋ ጠረጴዛኤፍኤ -ሙሉ ማደያ፣ ዲኤፍኤፍ -D-type flip-flop)

በጣም የተለመደው የ FPGA አርክቴክቸር ድርድር ያካትታልሎጂክ ብሎኮች(የሚዋቀሩ አመክንዮ ብሎኮች፣ CLBs፣ ወይም logic array blocks፣ LABs፣ እንደ አቅራቢው ይባላሉ)የአይ/ኦ ፓድስ፣ እና የማዞሪያ ቻናሎች።^[1]በአጠቃላይ ሁሉም የማዞሪያ ቻናሎች አንድ አይነት ስፋት አላቸው (የሽቦዎች ብዛት)።በርካታ የ I/O ንጣፎች በአንድ ረድፍ ቁመት ወይም በድርድር ውስጥ ካለው የአንድ አምድ ስፋት ጋር ሊጣጣሙ ይችላሉ።

“የአፕሊኬሽን ዑደቱ በቂ ግብአት ባለው FPGA ውስጥ መቅረጽ አለበት።የሚፈለጉት CLBs/LABs እና I/Os በቀላሉ ከዲዛይኑ የሚወሰኑ ሲሆኑ፣ የሚፈለጉት የማዞሪያ ትራኮች ብዛት ተመሳሳይ አመክንዮ ባላቸው ዲዛይኖች ውስጥ እንኳን በእጅጉ ሊለያዩ ይችላሉ።(ለምሳሌ ፣ ሀየመስቀል አሞሌ መቀየሪያከሀ የበለጠ ብዙ ማዘዋወርን ይጠይቃልሲስቶሊክ ድርድርከተመሳሳይ የበር ብዛት ጋር.ጥቅም ላይ ያልዋሉ የማዞሪያ ትራኮች ምንም አይነት ጥቅም ሳይሰጡ የክፍሉን ዋጋ ስለሚጨምሩ (እና አፈፃፀሙን ስለሚቀንሱ) የFPGA አምራቾች በቂ ትራኮችን ለማቅረብ ይሞክራሉ ስለዚህም አብዛኛዎቹ ዲዛይኖች ከየፍለጋ ጠረጴዛዎች(LUTs) እና I/Os ሊሆኑ ይችላሉ።ተላልፏል.ይህ የሚወሰነው እንደ በተገኙት ግምቶች ነው።የኪራይ ደንብወይም ከነባር ዲዛይኖች ጋር በተደረጉ ሙከራዎች።^[21]ከ 2018 ጀምሮ እ.ኤ.አ.አውታረ መረብ-በቺፕለመዘዋወር እና ለማገናኘት አርክቴክቸር እየተዘጋጀ ነው።^{[ጥቅስ ያስፈልጋል]}

በአጠቃላይ አመክንዮ ብሎክ ጥቂት አመክንዮአዊ ህዋሶችን ያቀፈ ነው (ALM፣ LE፣ slice ወዘተ) ይባላሉ።አንድ የተለመደ ሕዋስ ባለ 4-ግቤት LUT፣ ሀሙሉ ማደያ(ኤፍኤ) እና ኤD-type flip-flop.እነዚህ በሁለት ባለ 3-ግቤት LUTs ሊከፈሉ ይችላሉ።ውስጥመደበኛ ሁነታእነዚህ ከመጀመሪያው እስከ ባለ 4-ግቤት LUT ይጣመራሉ።multiplexer(ሙክስ)ውስጥአርቲሜቲክሁነታ, ውጤቶቻቸው ወደ መጨመሪያው ይመገባሉ.የሁኔታው ምርጫ በሁለተኛው ሙክስ ውስጥ ተይዟል.ውጤቱም ሊሆን ይችላልየተመሳሰለወይምያልተመሳሰለ, በሶስተኛው ሙክስ ፕሮግራም ላይ በመመስረት.በተግባር, የመደመር ሙሉ ወይም ክፍሎች ናቸውእንደ ተግባራት ተከማችቷልለመቆጠብ ወደ LUTs ውስጥክፍተት.^[22][23][24]

ጠንካራ ብሎኮች[አርትዕ]

ዘመናዊ የ FPGA ቤተሰቦች በሲሊኮን ውስጥ የተስተካከለ ከፍተኛ ደረጃ ተግባራትን ለማካተት ከላይ ያሉትን ችሎታዎች ያሰፋሉ።እነዚህ የተለመዱ ተግባራት በወረዳው ውስጥ መከተታቸው የሚፈለገውን ቦታ ይቀንሳል እና እነዚያን ተግባራቶች ከአመክንዮአዊ ፕሪሚቲቭስ ከመገንባታቸው ጋር ሲነፃፀሩ ፍጥነትን ይጨምራል።ከእነዚህ ውስጥ ምሳሌዎች ያካትታሉአባዢዎች፣ አጠቃላይDSP ብሎኮች,የተከተቱ ማቀነባበሪያዎች, ከፍተኛ ፍጥነት I / O አመክንዮ እና የተከተተትዝታዎች.

ከፍተኛ-መጨረሻ FPGAs ከፍተኛ ፍጥነት ሊይዝ ይችላል።ባለብዙ-ጊጋቢት አስተላላፊዎችእናጠንካራ የአይፒ ኮሮችእንደፕሮሰሰር ኮሮች,ኤተርኔት መካከለኛ የመዳረሻ መቆጣጠሪያ ክፍሎች,PCI/PCI ኤክስፕረስተቆጣጣሪዎች, እና የውጭ ማህደረ ትውስታ መቆጣጠሪያዎች.እነዚህ ኮርሞች ከፕሮግራም ሊሰራው ከሚችለው ጨርቅ ጎን ለጎን ይገኛሉ, ግን እነሱ የተገነቡት ከውስጥ ነውትራንዚስተሮችከ LUTs ይልቅ ASIC-ደረጃ አላቸው።አፈጻጸምእናየሃይል ፍጆታከፍተኛ መጠን ያለው የጨርቅ ሀብቶችን ሳይጠቀሙ, ለትግበራ-ተኮር አመክንዮ ብዙ ጨርቁን ይተዉታል.የባለብዙ ጊጋቢት ትራንስሴይቨር ከፍተኛ አፈጻጸም የአናሎግ ግብአት እና የውጤት ሰርኪዩሪቶችን ከከፍተኛ ፍጥነት ሴሪያላይዘር እና ዲሴሪያላይዘር ጋር፣ ከLUT ውጭ ሊገነቡ የማይችሉ ክፍሎችን ይይዛሉ።ከፍተኛ-ደረጃ አካላዊ ንብርብር (PHY) ተግባር እንደየመስመር ኮድእንደ FPGA በጠንካራ አመክንዮ ከሴሪያላይዘር እና ዲሴሪያላይዘር ጋር አብሮ ሊተገበርም ላይሆንም ይችላል።