ПЛИС FPGA
В настоящее время выпускаются следующие серии ПЛИС FPGA:
ПЛИС типа FPGA фирмы Xilinx выполненны по SRAM кМОП технологии. Характеризуются высокой гибкостью структуры и изобилием на кристалле триггеров. При этом логика реализуется посредством так называемых LUT - таблиц (Look Up Table) Xilinx, а внутренние межсоединения - посредством разветвлённой иерархии металлических линий, коммутируемых специальными быстродействующими транзисторами.
Рис. 1. Блок схема архитектуры ПЛИС FPGA
Отличительными системными особенностями являются:
- внутренние буфера с возможностью переключения в высокоомное состояние и тем самым позволяющие организовать системные двунаправленные шины
- индивидуальный контроль высокоомного состояния и времени нарастания фронта выходного сигнала по каждому внешнему выводу
- наличие общего сброса/установки всех триггеров ПЛИС
- множество глобальных линий с низкими задержками распространения сигнала
- наличие внутреннего распределённого ОЗУ Xilinx, реализующегося посредством тех же LUT - таблиц (серии Spartan, Virtex, XC4000).
- наличие внутреннего блочного ОЗУ, один блок имеет ёмкость 4 кбит (семейства Virtex, Virtex-E, Spartan-II, Spartan-IIE) или 18 кбит (семейства Virtex-II и Virtex-IIPro), всего блоков до 556 на кристалл
- наличие встроенных блоков умножителей 18х18 (семейства Virtex-II и Virtex-IIPro), всего блоков до 556 на кристалл
- наличие встроенных блоков процессоров PowerPC-405 (семейство Virtex-IIPro), до 4 процессоров на кристалл
- наличие высокоскоростных трансиверов(семейство Virtex-IIPro), до 24 со скоростью передачи данных 3.125 ГБит/с каждый
Процесс конфигурации
Конфигурационная последовательность (bitstream) может быть загружена в прибор непосредственно в системе и перегружена неограниченное число раз. Инициализация ПЛИС производится автоматически (из загрузочного ПЗУ Xilinx) при подаче напряжения питания или принудительно по специальному сигналу. В зависимости от ёмкости ПЛИС процесс инициализации занимает от 20 до 900 мс, в течение которых выводы ПЛИС находятся в высокоомном состоянии (подтянуты к логической единице).
Потребление энергии
Статическое потребление энергии достаточно мало и для некоторых серий составляет единицы микроватт. Динамическое же потребление пропорционально возрастает с частотой функционирования проекта и зависит от степени заполнения кристалла, характера логической структуры проекта на кристалле, параметров режима внешних выводов ПЛИС и т. д.
Корпуса
Для каждого отдельно взятого семейства ПЛИС Xilinx существует преемственность кристаллов по типу корпуса и, соответственно, цоколёвке, то есть в одни и те же корпуса упаковываются ПЛИС различного логического объёма. Например, в корпусе PQ/HQ240 имеются ПЛИС с ёмкостью от 13тыс. (XC4013XLA) до 85 тыс. вентилей (XC4085XLA), что позволяет разработчику, задавшись на этапе проектирования печатной платы определённым типом корпуса, в дальнейшем устанавливать ПЛИС наиболее подходящего размера.
|
