FPGA

Et programmerbart logisk integreret kredsløb ( FPGA , engelsk  p rogrammable l ogic device , PLD ) er en elektronisk komponent ( integreret kredsløb ), der bruges til at skabe konfigurerbare digitale elektroniske kredsløb . I modsætning til konventionelle digitale kredsløb bestemmes FPGA'ens logik ikke under fremstillingen, men indstilles gennem programmering ( design ). Til programmering bruges en programmør og et IDE (debugging-miljø), som giver dig mulighed for at indstille den ønskede struktur af en digital enhed i form af et kredsløbsdiagram eller et program i specielle hardwarebeskrivelsessprog ( Verilog , VHDL , AHDL og andre). Et alternativ til FPGA'er er:

Nogle producenter tilbyder softwareprocessorer til deres FPGA'er , som kan modificeres til en specifik opgave og derefter indbygges i FPGA'en. Derved:

Designstadier

  1. Indstilling af et kredsløbsdiagram eller program i specielle hardwarebeskrivelsessprog ( Verilog , VHDL , AHDL og andre).
  2. Logisk syntese ved hjælp af synthesizer-programmer (opnå en liste over elektriske forbindelser (i form af tekst) fra en abstrakt model skrevet i hardwarebeskrivelsessproget ).
  3. Design af et printkort for en enhed ved hjælp af et computerstøttet design ( CAD ) system til printkort ( Altium Designer , P-CAD og andre), som huser en FPGA-chip og andre elektroniske komponenter (modstande, kondensatorer, generatorer, ADC'er) , stik og andre).
  4. Oprettelse af en FPGA-konfigurationsfil.
  5. Indlæsning af en konfigurationsfil i en FPGA-chip eller i en separat hukommelseschip. Som et resultat af indlæsning opnår FPGA-chippen den specificerede funktionalitet.

Ansøgning

FPGA er meget brugt til at bygge digitale enheder af forskellig kompleksitet og muligheder , for eksempel:

FPGA-typer

Tidlige FPGA'er

I 1970 udviklede Texas Instruments (i det følgende benævnt "TI") maskerede (det vil sige programmerbare ved hjælp af en maske, engelsk  maskeprogrammerbare ) integrerede kredsløb (herefter benævnt IC'er) baseret på associativ ROM (ROAM) fra IBM . Denne chip blev kaldt TMS2000 og blev programmeret af vekslende metallag under IC -fremstillingsprocessen . TMS2000 havde op til 17 indgange og 18 udgange med 8 JK flip-flops som hukommelse. For disse enheder opfandt TI udtrykket PLA .  programmerbar logisk matrix  - programmerbar logikmatrix.

PAL

PAL ( programmerbar array logic ) er en  programmerbar array (matrix) af logik. I USSR var PLA og PLM ikke forskellige og blev betegnet som PLA ( programmerbar logisk matrix ) . Forskellen mellem PLA og PLM er tilgængeligheden af ​​programmering af den interne struktur (matricer).

GAL

GAL ( generel  array logic ) er FPGA'er, der har en programmerbar AND-matrix og en fast OR-matrix.

CPLD

CPLD'er ( eng.  kompleks programmerbar logisk enhed  - komplekse programmerbare logiske enheder) indeholder relativt store programmerbare logiske blokke - makroceller forbundet til eksterne udgange og interne busser. CPLD-funktionalitet er kodet i ikke-flygtig hukommelse , så der er ingen grund til at omprogrammere dem, når de tændes. Kan bruges til I/O-udvidelse ved siden af ​​store chips eller til signalforbehandling (f.eks. COM- portcontroller , USB , VGA ).

FPGA

FPGA ( field-programmable gate array ) indeholder multiplikations-summeringsblokke, som er meget brugt i signalbehandling (DSP, eng  . digital signal processing ), samt logiske elementer (normalt baseret på konverteringstabeller - sandhedstabeller) og deres switching blokke . FPGA'er bruges typisk til signalbehandling, har flere logiske porte og er mere fleksible i arkitekturen end CPLD'er. Programmet til FPGA er lagret i distribueret hukommelse, som kan udføres både på basis af flygtige statiske RAM-celler (sådanne mikrokredsløb produceres f.eks. af Xilinx og Altera ) - i dette tilfælde bliver programmet ikke gemt, når strømforsyningen til mikrokredsløbet går tabt, og på grundlag af ikke-flygtige flash-hukommelsesceller eller antifuse jumpere (sådanne mikrokredsløb er fremstillet af Actel og Lattice Semiconductor ) - i disse tilfælde er programmet gemt, når strømmen går. Hvis programmet er gemt i flygtig hukommelse , skal det, hver gang mikrokredsløbet tændes, omkonfigureres ved hjælp af bootloaderen, som også kan indbygges i selve FPGA'en. Et alternativ til FPGA FPGA'er er langsommere digitale signalprocessorer. FPGA'er bruges også som universelle processoracceleratorer i supercomputere (for eksempel Cray XD1- computeren fra Cray , RASC-projektet af Silicon Graphics ("SGI").  

Nogle af verdens FPGA-producenter

Se også

Noter

  1. ↑ Slyusar V.I. Udvikling af kredsløb i Den Centralafrikanske Republik: nogle resultater. Del 2.// Den første mil. Last mile (Tillæg til tidsskriftet "Elektronik: videnskab, teknologi, forretning"). – N2. - 2018. S. 76 - 80. (2018). Hentet 6. april 2020. Arkiveret fra originalen 20. juni 2018.

Litteratur

Links