Zirkuitu Integratua IC Txipa Osagai Elektronikoa XC5VLX110-1FFG1153C FPGA Virtex-5

Produktuaren ezaugarriak

Eman produktuari buruzko informazioaren errorea

Ikusi antzekoa

Dokumentuak eta komunikabideak

Ingurumenaren eta esportazioen sailkapenak

Eremuan programatutako ate-array

Aeremuan programatutako ate-matrizea(FPGA) bat dazirkuitu integratuaBezero batek edo diseinatzaile batek fabrikatu ondoren konfiguratzeko diseinatua - hortik terminoaeremuan programagarria.FPGA konfigurazioa, oro har, a erabiliz zehazten dahardware deskribapen hizkuntza(HDL), batentzat erabiltzen denaren antzekoaAplikazioari dagokion zirkuitu integratua(ASIC).Zirkuitu eskemaklehenago konfigurazioa zehazteko erabiltzen ziren, baina hau gero eta arraroagoa da ren etorrera dela etadiseinu elektronikoaren automatizazioatresnak.

FPGAek array bat duteprogramagarriak bloke logikoak, eta interkonexio birkonfiguragarrien hierarkia bat blokeak elkarrekin kableatu ahal izateko.Bloke logikoak konplexuak egiteko konfigura daitezkekonbinazio-funtzioak, edo sinple gisa jokatuate logikoakatseginETAetaXOR.FPGA gehienetan, bloke logikoak ere sartzen diramemoria elementuak, sinplea izan daitekeenatxankletakedo memoria bloke osatuagoak.^[1]FPGA asko birprogramatu daitezke desberdinak ezartzekofuntzio logikoak, malgutasuna ahalbidetuzinformatika birkonfiguragarriaurtean egindako moduanordenagailuko softwarea.

FPGAek zeregin nabarmena dutesistema txertatuagarapena sistemaren softwarearen garapena hardwarearekin aldi berean hasteko gaitasuna dutelako, sistemaren errendimendu-simulazioak garapenaren oso hasierako fasean gaitu eta sistemaren hainbat proba eta diseinu-iterazio baimendu sistemaren arkitektura amaitu aurretik.^[2]

Historia[editatu]

FPGA industria sortu zenirakurtzeko soilik memoria programagarria(PROM) etagailu logiko programagarriak(PLDak).PROMek eta PLDek fabrika batean edo lantokian loteka programatzeko aukera zuten (eremuan programagarriak).^[3]

Altera1983an sortu zen eta industriako lehen gailu logiko birprogramagarria entregatu zuen 1984an – EP300 – zeinak kuartzozko leiho bat zeukan paketean, erabiltzaileek trokelean lanpara ultramore bat distira egiteko aukera ematen zuena ezabatzeko.EPROMgailuaren konfigurazioa eusten zuten zelulak.^[4]

Xilinxkomertzialki bideragarria den eremu programagarria sortu zuenatea array1985ean^[3]- XC2064.^[5]XC2064-k ate programagarriak eta ateen arteko interkonexio programagarriak zituen, teknologia eta merkatu berri baten hasiera.^[6]XC2064-k 64 bloke logiko konfiguragarri (CLB) zituen, hiru sarrerako birekin.bilaketa-taulak(LUTak).^[7]

1987an,Naval Surface Warfare CenterSteve Casselmanek proposatutako esperimentu bat finantzatu zuen 600.000 ate birprogramagarri ezarriko zituen ordenagailu bat garatzeko.Casselmanek arrakasta izan zuen eta 1992an sistemari lotutako patente bat eman zen.^[3]

Altera eta Xilinx-ek erronkarik gabe jarraitu zuten eta azkar hazi ziren 1985etik 1990eko hamarkadaren erdialdera, lehiakideak sortu zirenean, merkatu-kuotaren zati garrantzitsu bat higatuz.1993rako, Actel (gaur egunMikrosemi) merkatuaren ehuneko 18 inguru zerbitzatzen zuen.^[6]

1990eko hamarkada FPGAen hazkunde bizkorra izan zen, bai zirkuituen sofistikazioan, bai ekoizpen bolumenean.1990eko hamarkadaren hasieran, FPGAak erabiltzen ziren batez eretelekomunikazioaketasareratzea.Hamarkada amaieran, FPGAk kontsumo-, automozio- eta industria-aplikazioetan aurkitu zuten.^[8]

2013rako, Altera (ehuneko 31), Actel (ehuneko 10) eta Xilinx (ehuneko 36) elkarrekin FPGA merkatuaren ehuneko 77 inguru ordezkatzen zuten.^[9]

Microsoft bezalako enpresak FPGAak erabiltzen hasi dira errendimendu handiko eta konputazio intentsiboko sistemak bizkortzeko (adibidez.datu-zentroakberen funtzionatzen dutenakBing bilatzailea), dela etawatt bakoitzeko errendimenduaabantaila FPGAek ematen dute.^[10]Microsoft-ek FPGA erabiltzen hasi zenbizkortuBing 2014an eta 2018an FPGAak beste datu-zentroko lan karga batzuetan zabaltzen hasi ziren berenAzure hodeiko informatikaplataforma.^[11]

Ondorengo denbora-lerroek FPGA diseinuaren alderdi ezberdinetan aurrerapena adierazten dute:

Ateak

• 1987: 9.000 ate, Xilinx^[6]
• 1992: 600.000, Naval Surface Warfare Saila^[3]
• 2000. hamarkada hasiera: milioika^[8]
• 2013: 50 milioi, Xilinx^[12]

Merkatuaren tamaina

• 1985: Lehenengo FPGA komertziala: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: 14 milioi dolar^[6]
• c.1993: > 385 milioi dolar^{[6][huts egin du egiaztapenak]}
• 2005: 1.900 mila milioi dolar^[13]
• 2010eko kalkuluak: 2.750 mila milioi dolar^[13]
• 2013: 5.400 milioi dolar^[14]
• 2020rako estimazioa: 9.800 mila milioi dolar^[14]

Diseinua hasten da

Adiseinuaren hasieraFPGA batean inplementatzeko diseinu pertsonalizatu berria da.

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

Diseinua[editatu]

FPGA garaikideek baliabide handiak dituzteate logikoaketa RAM blokeak konputazio digital konplexuak ezartzeko.FPGA diseinuek I/O tasa oso azkarrak eta bi norabideko datuak erabiltzen dituzteautobusak, erronka bihurtzen da baliozko datuen denbora zuzena egiaztatzea konfigurazio denboran eta eusteko denboran.

OinplanoaFPGAen barruan baliabideak esleitzea ahalbidetzen du denbora-muga horiek betetzeko.FPGAak edozein funtzio logiko inplementatzeko erabil daitezkeASICegin dezake.Bidalketa ondoren funtzionalitateak eguneratzeko gaitasuna,birkonfigurazio partzialadiseinuaren zati batena^[17]eta ASIC diseinu baten aldean errepikatzen ez diren ingeniaritza-kostu baxuek (oro har unitateko kostu handiagoa izan arren), abantailak eskaintzen dituzte aplikazio askorentzat.^[1]

FPGA batzuek funtzio digitalez gain ezaugarri analogikoak dituzte.Ezaugarri analogiko ohikoena programagarria daslew tasairteerako pin bakoitzean, ingeniariari tasa baxuak ezartzeko aukera emanez, bestela izango liratekeen arin kargatutako pinetaneraztunedobikoteonartezina, eta karga handiko pinetan tasa altuagoak ezartzea, bestela mantsoegi ibiliko liratekeen abiadura handiko kanaletan.^[18][19]Kuartzoa ere ohikoa dakristal osziladoreak, txip gaineko erresistentzia-kapazitantzia osziladoreak, etafasean blokeatutako begiztaktxertatuarekintentsioz ​​kontrolatutako osziladoreakErlojua sortzeko eta kudeatzeko eta abiadura handiko serializatzaile-deserializatzailerako (SERDES) transmisioko erlojuak eta hartzailearen erlojua berreskuratzeko erabiltzen da.Nahiko arruntak diferentzialak dirakonparatzaileakkonektatzeko diseinatutako sarrerako pinetanseinaleztapen diferentzialakanalak.Gutxi batzuk "seinale mistoaFPGAek” periferiko integratu duteanalogiko-digital bihurgailuak(ADC) etadigital-analogiko bihurgailuak(DAC) seinale analogikoak baldintzatzeko blokeekin funtzionatzeko aukera ematen dietesistema-txip batean(SoC).^[20]Horrelako gailuek FPGA baten arteko lerroa lausotu egiten dute, zeinak digitalak eta zeroak daramatzan barneko interkonexio-ehun programagarrian, etaeremuan programagarria den matrize analogikoa(FPAA), bere barneko interkonexio-ehun programagarrian balio analogikoak daramatza.