(Yeni və Orijinal) Stokda var 3S200A-4FTG256C IC Çipi XC3S200A-4FTG256C

Məhsul Atributları

 Sahədə proqramlaşdırıla bilən qapı massivi

 Asahədə proqramlaşdırıla bilən qapı massivi(FPGA) birinteqral sxemİstehsaldan sonra müştəri və ya dizayner tərəfindən konfiqurasiya edilmək üçün nəzərdə tutulmuşdur - buna görə də terminsahədə proqramlaşdırıla bilən.FPGA konfiqurasiyası ümumiyyətlə a istifadə edərək müəyyən edilirhardware təsvir dili(HDL), üçün istifadə edilənə bənzərtətbiq üçün xüsusi inteqral sxem(ASIC).Devre diaqramlarıəvvəllər konfiqurasiyanı təyin etmək üçün istifadə olunurdu, lakin bu, meydana çıxması səbəbindən getdikcə daha nadirdirelektron dizaynın avtomatlaşdırılmasıalətlər.

FPGA-lar bir sıra ehtiva edirproqramlaşdırıla bilən məntiq bloklarıvə blokların bir-birinə bağlanmasına imkan verən yenidən konfiqurasiya edilə bilən qarşılıqlı əlaqə iyerarxiyası.Məntiq blokları kompleksi yerinə yetirmək üçün konfiqurasiya edilə bilərkombinasiya funksiyaları, və ya sadə hərəkət edinməntiq qapılarıkimiVƏvəXOR.Əksər FPGA-larda məntiq blokları da daxildiryaddaş elementləri, bu sadə ola bilərflip-floplarvə ya daha tam yaddaş blokları.^[1]Bir çox FPGA fərqli həyata keçirmək üçün yenidən proqramlaşdırıla bilərməntiq funksiyaları, çevik imkan veriryenidən konfiqurasiya edilə bilən hesablama-də ifa olunduğu kimikomputer proqramı.

FPGA-ların diqqətəlayiq rolu varquraşdırılmış sistemAparat ilə eyni vaxtda sistem proqram təminatının hazırlanmasına başlamaq, inkişafın çox erkən mərhələsində sistem performans simulyasiyalarını təmin etmək və sistem arxitekturasını tamamlamazdan əvvəl müxtəlif sistem sınaqlarına və dizayn iterasiyalarına icazə vermək qabiliyyətinə görə inkişaf.^[2]

tarix[redaktə et]

FPGA sənayesi cücərdiproqramlaşdırıla bilən yalnız oxumaq üçün yaddaş(PROM) vəproqramlaşdırıla bilən məntiq cihazları(PLDs).PROM-ların və PLD-lərin hər ikisinin fabrikdə və ya tarlada (sahədə proqramlaşdırıla bilən) partiyalar şəklində proqramlaşdırılması seçimi var idi.^[3]

Altera1983-cü ildə quruldu və 1984-cü ildə sənayenin ilk yenidən proqramlaşdırıla bilən məntiq cihazını - EP300-ü təqdim etdi - paketdə istifadəçilərə ultrabənövşəyi lampanı silmək üçün matris üzərində işıqlandırmaq imkanı verən kvars pəncərəsi var.EPROMcihaz konfiqurasiyasını saxlayan hüceyrələr.^[4]

Xilinxilk kommersiya məqsədli proqramlaşdırıla bilən sahəni istehsal etdiqapı massivi1985-ci ildə^[3]- XC2064.^[5]XC2064 proqramlaşdırıla bilən qapılara və yeni texnologiyanın və bazarın başlanğıcı olan darvazalar arasında proqramlaşdırıla bilən keçidlərə malik idi.^[6]XC2064 iki üç girişli 64 konfiqurasiya edilə bilən məntiq blokuna (CLB) malik idi.cədvəlləri axtarın(LUTs).^[7]

1987-ci ildəDəniz Səthi Müharibə Mərkəzi600.000 yenidən proqramlaşdırıla bilən qapıları həyata keçirəcək kompüter hazırlamaq üçün Stiv Kasselmanın təklif etdiyi təcrübəni maliyyələşdirdi.Casselman müvəffəq oldu və sistemlə bağlı patent 1992-ci ildə verildi.^[3]

Altera və Xilinx rəqabətsiz davam etdi və 1985-ci ildən 1990-cı illərin ortalarına qədər rəqiblər böyüdükdə, bazar paylarının əhəmiyyətli bir hissəsini məhv etdikdə sürətlə böyüdü.1993-cü ilə qədər Actel (indiMikrosemi) bazarın yüzdə 18-ə yaxınına xidmət edirdi.^[6]

1990-cı illər FPGA-lar üçün həm dövrənin mürəkkəbliyi, həm də istehsal həcmi baxımından sürətli artım dövrü idi.1990-cı illərin əvvəllərində FPGA-lar əsasən istifadə olunurdutelekommunikasiyavəşəbəkələşmə.Onilliyin sonunda FPGA-lar istehlakçı, avtomobil və sənaye tətbiqlərinə yol tapdı.^[8]

2013-cü ilə qədər Altera (31 faiz), Actel (10 faiz) və Xilinx (36 faiz) birlikdə FPGA bazarının təxminən 77 faizini təmsil edirdi.^[9]

Microsoft kimi şirkətlər yüksək performanslı, hesablama baxımından intensiv sistemləri sürətləndirmək üçün FPGA-lardan istifadə etməyə başladılar (məsələn,məlumat mərkəzləriki, onların fəaliyyət göstərirBing axtarış motoru), səbəbiyləvatt başına performansüstünlük FPGA-lar çatdırır.^[10]Microsoft FPGA-lardan istifadə etməyə başladısürətləndirmək2014-cü ildə Bing və 2018-ci ildə FPGA-ları digər məlumat mərkəzi iş yükləri arasında yerləşdirməyə başladılar.Azure bulud hesablamaplatforma.^[11]

Aşağıdakı qrafiklər FPGA dizaynının müxtəlif aspektlərində irəliləyişi göstərir:

Gates

• 1987: 9000 qapı, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, Dəniz Səthi Müharibə Departamenti^[3]
• 2000-ci illərin əvvəlləri: milyonlarla^[8]
• 2013: 50 milyon, Xilinx^[12]

Bazar ölçüsü

• 1985: İlk kommersiya FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: 14 milyon dollar^[6]
• c.1993: >385 milyon dollar^{[6][uğursuz yoxlama]}
• 2005: 1,9 milyard dollar^[13]
• 2010-cu il təxminləri: 2,75 milyard dollar^[13]
• 2013: 5,4 milyard dollar^[14]
• 2020-ci il təxmini: 9,8 milyard dollar^[14]

Dizayn başlayır

Adizayn başlanğıcıFPGA-da həyata keçirmək üçün yeni xüsusi dizayndır.

• 2005: 80.000^[15]
• 2008: 90.000^[16]

Dizayn[redaktə et]

Müasir FPGA-lar böyük resurslara malikdirməntiq qapılarıvə mürəkkəb rəqəmsal hesablamaları həyata keçirmək üçün RAM blokları.FPGA dizaynlarında çox sürətli I/O dərəcələri və iki istiqamətli məlumatlar istifadə edildiyi üçünavtobuslar, quraşdırma vaxtı və saxlama vaxtı ərzində etibarlı məlumatların düzgün vaxtını yoxlamaq çətinləşir.

Döşəmə planlamasıbu vaxt məhdudiyyətlərinə cavab vermək üçün FPGA-lar daxilində resurs bölgüsünə imkan verir.FPGA-lar hər hansı bir məntiqi funksiyanı həyata keçirmək üçün istifadə edilə bilərASICyerinə yetirə bilər.Göndərmədən sonra funksionallığı yeniləmək imkanı,qismən yenidən konfiqurasiyadizaynın bir hissəsini təşkil edir^[17]və ASIC dizaynına nisbətən aşağı təkrarlanmayan mühəndislik xərcləri (ümumiyyətlə daha yüksək vahid qiymətinə baxmayaraq) bir çox tətbiqlər üçün üstünlüklər təklif edir.^[1]

Bəzi FPGA-lar rəqəmsal funksiyalara əlavə olaraq analoq xüsusiyyətlərə malikdir.Ən çox yayılmış analoq xüsusiyyət proqramlaşdırıla biləndirfırlanma dərəcəsihər bir çıxış pinində mühəndisə yüngül yüklənmiş sancaqlar üçün aşağı tariflər təyin etməyə imkan verir, əks haldaüzükvə yacütlükqəbuledilməzdir və əks halda çox yavaş işləyəcək yüksək sürətli kanallarda çox yüklənmiş sancaqlar üçün daha yüksək dərəcələr təyin etmək.^[18][19]Həmçinin kvars-kristal osilatorlar, çipdə müqavimət-kapasitanslı osilatorlar vəfaza kilidli döngələrquraşdırılmış iləgərginliklə idarə olunan osilatorlarsaat yaratmaq və idarə etmək, həmçinin yüksək sürətli serializator-deerializer (SERDES) ötürmə saatları və qəbuledici saatın bərpası üçün istifadə olunur.Kifayət qədər ümumi olan diferensialdırmüqayisəçilərqoşulmaq üçün nəzərdə tutulmuş giriş pinlərindədiferensial siqnalizasiyakanallar.Bir az "qarışıq siqnalFPGA-lar” inteqrasiya olunmuş periferiyaya malikdiranaloqdan rəqəmə çeviricilər(ADC) vərəqəmsal-analoq çeviricilər(DAC) kimi fəaliyyət göstərməyə imkan verən analoq siqnal kondisioner blokları iləçip üzərində sistem(SoC).^[20]Bu cür cihazlar daxili proqramlaşdırıla bilən interconnect toxumasında rəqəmsal olanları və sıfırları daşıyan FPGA arasındakı xətti bulandırır vəsahədə proqramlaşdırıla bilən analoq massiv(FPAA), daxili proqramlaşdırıla bilən interconnect toxumasında analoq dəyərləri daşıyır.

Məntiq blokları[redaktə et]

Əsas məqalə:Məntiq bloku

Məntiq xanasının sadələşdirilmiş nümunəsi (LUT –Axtarış cədvəli, FA -Tam toplayıcı, DFF -D tipli flip-flop)

Ən çox yayılmış FPGA arxitekturası bir sıradan ibarətdirməntiq blokları(satıcıdan asılı olaraq konfiqurasiya edilə bilən məntiq blokları, CLB-lər və ya məntiq massivi blokları, LAB adlanır),I/O yastıqları, və marşrutlaşdırma kanalları.^[1]Ümumiyyətlə, bütün marşrutlaşdırma kanalları eyni genişliyə malikdir (tellərin sayı).Çoxsaylı giriş/çıxış pedləri massivdə bir cərgənin hündürlüyünə və ya bir sütunun eninə uyğun ola bilər.

“Tətbiq sxemi adekvat resursları olan FPGA-da təsvir edilməlidir.Tələb olunan CLB/LAB və I/O-ların sayı dizayndan asanlıqla müəyyən edilsə də, tələb olunan marşrut xətlərinin sayı eyni məntiqə malik dizaynlar arasında belə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər.(Məsələn, açarpaz açara-dan daha çox marşrutlaşdırma tələb edirsistolik sıraeyni qapı sayı ilə.İstifadə edilməmiş marşrut izləri heç bir fayda vermədən hissənin qiymətini artırdığına (və performansını azaltdığına) görə, FPGA istehsalçıları kifayət qədər trek təmin etməyə çalışırlar ki, əksər dizaynlar dizayn baxımından uyğun olsun.cədvəlləri axtarın(LUT) və I/O ola biləryönləndirilir.Bu, əldə edilənlər kimi təxminlərlə müəyyən edilirKirayə qaydasıvə ya mövcud dizaynlarla təcrübələr vasitəsilə."^[21]2018-ci ildən etibarən,çip üzərində şəbəkəmarşrutlaşdırma və qarşılıqlı əlaqə üçün arxitekturalar hazırlanır.^{[sitat lazımdır]}

Ümumiyyətlə, məntiq bloku bir neçə məntiqi xanadan (ALM, LE, dilim və s. adlanır) ibarətdir.Tipik bir hüceyrə 4 girişli LUT-dan ibarətdir, atam toplayıcı(FA) və aD tipli flip-flop.Bunlar iki 3 girişli LUT-a bölünə bilər.Innormal rejimbunlar birinci vasitəsilə 4 girişli LUT-da birləşdirilirmultipleksor(mux).Inhesabrejimində, onların çıxışları toplayıcıya verilir.Rejimin seçimi ikinci mux-də proqramlaşdırılır.Çıxış ya ola bilərsinxronvə yaasinxron, üçüncü muxun proqramlaşdırılmasından asılı olaraq.Praktikada toplayıcının bütün və ya hissələridirfunksiyalar kimi saxlanılırqənaət etmək üçün LUT-lara daxil edinboşluq.^[22][23][24]

Sərt bloklar[redaktə et]

Müasir FPGA ailələri silikonda sabitlənmiş daha yüksək səviyyəli funksionallığı daxil etmək üçün yuxarıda göstərilən imkanları genişləndirir.Bu ümumi funksiyaların dövrəyə daxil edilməsi tələb olunan sahəni azaldır və bu funksiyaları məntiqi primitivlərdən qurmaqla müqayisədə daha yüksək sürət verir.Bunlara misal olaraq daxildirçarpanları, ümumiDSP blokları,quraşdırılmış prosessorlar, yüksək sürətli I/O məntiqi və quraşdırılmışdırxatirələr.

Daha yüksək səviyyəli FPGA-larda yüksək sürət ola bilərçox gigabitlik ötürücülərvəsərt IP nüvələrikimiprosessor nüvələri,Ethernet orta giriş idarəetmə blokları,PCI/PCI Expressnəzarətçilər və xarici yaddaş nəzarətçiləri.Bu nüvələr proqramlaşdırıla bilən parça ilə yanaşı mövcuddur, lakin onlar bundan ibarətdirtranzistorlarLUT əvəzinə onlar ASIC səviyyəsinə malikdirlərperformansvəenerji istehlakıəhəmiyyətli miqdarda parça resursları istehlak etmədən, tətbiqə məxsus məntiq üçün daha çox parçanı sərbəst buraxır.Çox gigabitlik ötürücülər həmçinin yüksək performanslı analoq giriş və çıxış sxemləri ilə yanaşı, LUT-lardan hazırlana bilməyən yüksək sürətli serializatorlar və serializatorlar da ehtiva edir.kimi daha yüksək səviyyəli fiziki təbəqə (PHY) funksionallığıxəttin kodlaşdırılmasıFPGA-dan asılı olaraq sərt məntiqdə serializatorlar və deserializers ilə yanaşı həyata keçirilə bilər və ya olmaya da bilər.