(Yeni ve Orijinal) Stokta var 3S200A-4FTG256C IC Çip XC3S200A-4FTG256C

Ürün özellikleri

 Sahada Programlanabilir Kapı Dizisi

 Asahada programlanabilir kapı dizisi(FPGA) birentegre devreüretimden sonra bir müşteri veya tasarımcı tarafından yapılandırılmak üzere tasarlanmıştır; dolayısıyla bu terimsahada programlanabilir.FPGA yapılandırması genellikle bir kullanılarak belirtilir.donanım açıklama dili(HDL), bir için kullanılana benzerUygulamaya Özel Entegre Devre(ASIC).Devre diyagramlarıdaha önce konfigürasyonu belirtmek için kullanılıyordu, ancak bu,elektronik tasarım otomasyonualetler.

FPGA'ler bir dizi içerirprogramlanabilir mantık bloklarıve blokların birbirine bağlanmasına olanak tanıyan yeniden yapılandırılabilir ara bağlantıların hiyerarşisi.Mantık blokları karmaşık işlemleri gerçekleştirecek şekilde yapılandırılabilirbirleşimsel işlevlerveya bu kadar basit davranınmantık kapılarıbeğenmekVEVeXOR.Çoğu FPGA'de mantık blokları ayrıca şunları içerir:hafıza elemanları, bu basit olabilirparmak arası terlikveya daha fazla tam bellek bloğu.^[1]Birçok FPGA farklı uygulamaları uygulamak üzere yeniden programlanabilir.mantık fonksiyonlarıesnekliğe izin verenyeniden yapılandırılabilir bilgi işlemgerçekleştirilen gibibilgisayar yazılımı.

FPGA'lerin önemli bir rolü vardır.yerleşik sistemDonanımla eş zamanlı olarak sistem yazılımı geliştirmeye başlama, geliştirmenin çok erken bir aşamasında sistem performans simülasyonlarına olanak sağlama ve sistem mimarisini tamamlamadan önce çeşitli sistem denemelerine ve tasarım yinelemelerine izin verme yetenekleri nedeniyle geliştirme.^[2]

Tarih[düzenlemek]

FPGA endüstrisi filizlendiprogramlanabilir salt okunur bellek(PROM) veprogramlanabilir mantık cihazları(PLD'ler).PROM'lar ve PLD'lerin her ikisinin de bir fabrikada veya sahada gruplar halinde programlanma seçeneği vardı (sahada programlanabilir).^[3]

Altera1983 yılında kuruldu ve 1984 yılında sektörün ilk yeniden programlanabilir mantık cihazı olan EP300'ü piyasaya sürdü; bu cihaz, pakette kullanıcıların kalıp üzerine ultraviyole bir lamba parlatarak kalıp üzerindeki verileri silmesine olanak tanıyan bir kuvars pencere içeriyordu.EPROMcihaz konfigürasyonunu tutan hücreler.^[4]

Xilinxticari olarak uygulanabilir ilk sahada programlanabilir ürünü ürettikapı dizisi1985'te^[3]– XC2064.^[5]XC2064, yeni bir teknoloji ve pazarın başlangıcı olan programlanabilir kapılara ve kapılar arasında programlanabilir ara bağlantılara sahipti.^[6]XC2064, iki adet üç girişli 64 adet yapılandırılabilir mantık bloğuna (CLB) sahipti.arama tabloları(LUT'lar).^[7]

1987 yılındaDeniz Yüzey Harp Merkezi600.000 yeniden programlanabilir kapıyı uygulayacak bir bilgisayar geliştirmek için Steve Casselman tarafından önerilen bir deneyi finanse etti.Casselman başarılı oldu ve 1992 yılında sistemle ilgili bir patent yayınlandı.^[3]

Altera ve Xilinx rakipsiz bir şekilde devam etti ve 1985'ten rakiplerin ortaya çıktığı ve pazar paylarının önemli bir bölümünü aşındırdığı 1990'ların ortalarına kadar hızla büyüdüler.1993 yılına gelindiğinde Actel (şimdiMikrosemi) pazarın yaklaşık yüzde 18'ine hizmet ediyordu.^[6]

1990'lar FPGA'ler için hem devre karmaşıklığı hem de üretim hacmi açısından hızlı bir büyüme dönemiydi.1990'ların başında FPGA'ler öncelikletelekomünikasyonVeağ oluşturma.On yılın sonunda FPGA'ler tüketici, otomotiv ve endüstriyel uygulamalarda yerini buldu.^[8]

2013 itibarıyla Altera (yüzde 31), Actel (yüzde 10) ve Xilinx (yüzde 36) birlikte FPGA pazarının yaklaşık yüzde 77'sini temsil ediyordu.^[9]

Microsoft gibi şirketler, yüksek performanslı, hesaplama açısından yoğun sistemleri (örneğinveri merkezlerionların işlettiğiBing arama motoru), nedeniylewatt başına performansFPGA'lerin sağladığı avantaj.^[10]Microsoft, FPGA'leri kullanmaya başladıhızlanmakBing 2014'te ve 2018'de FPGA'leri diğer veri merkezi iş yüklerinde dağıtmaya başladı.Azure Bulut bilişimplatformu.^[11]

Aşağıdaki zaman çizelgeleri FPGA tasarımının farklı yönlerinde ilerlemeyi göstermektedir:

Kapılar

• 1987: 9.000 kapı, Xilinx^[6]
• 1992: 600.000, Deniz Yüzey Harp Dairesi^[3]
• 2000'lerin başı: milyonlar^[8]
• 2013: 50 milyon, Xilinx^[12]

Market boyu

• 1985: İlk ticari FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: 14 milyon dolar^[6]
• C.1993: >385 milyon dolar^{[6][başarısız doğrulama]}
• 2005: 1,9 milyar dolar^[13]
• 2010 tahminleri: 2,75 milyar dolar^[13]
• 2013: 5,4 milyar dolar^[14]
• 2020 tahmini: 9,8 milyar dolar^[14]

Tasarım başlıyor

Atasarım başlangıcıFPGA üzerinde uygulamaya yönelik yeni bir özel tasarımdır.

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

Tasarım[düzenlemek]

Çağdaş FPGA'ler geniş kaynaklara sahiptir.mantık kapılarıve karmaşık dijital hesaplamaları uygulamak için RAM blokları.FPGA tasarımları çok hızlı I/O hızları ve çift yönlü veriler kullandığındanotobüsler, kurulum süresi ve tutma süresi içerisinde geçerli verilerin doğru zamanlamasını doğrulamak zor bir hal alır.

Kat planlamasıFPGA'ler içindeki kaynak tahsisinin bu zaman kısıtlamalarını karşılamasını sağlar.FPGA'ler herhangi bir mantıksal işlevi uygulamak için kullanılabilir.ASICgerçekleştirebilir.Gönderimden sonra işlevselliği güncelleyebilme yeteneği,kısmi yeniden yapılandırmatasarımın bir kısmının^[17]ve bir ASIC tasarımına göre yinelenmeyen düşük mühendislik maliyetleri (genel olarak daha yüksek birim maliyete rağmen), birçok uygulama için avantajlar sunar.^[1]

Bazı FPGA'ler dijital işlevlerin yanı sıra analog özelliklere de sahiptir.En yaygın analog özellik programlanabilirdönüş oranıHer bir çıkış pininde mühendisin, aksi halde düşük yüklü pinler üzerinde düşük hızlar ayarlamasına olanak tanır.yüzükveyaçiftkabul edilemez bir şekilde ve aksi takdirde çok yavaş çalışacak olan yüksek hızlı kanallardaki ağır yüklü pinlere daha yüksek hızlar ayarlamak.^[18][19]Ayrıca yaygın olan kuvars-kristal osilatörlerçip üzerinde direnç-kapasitans osilatörleri vefaz kilitli döngülergömülüvoltaj kontrollü osilatörlerSaat üretimi ve yönetiminin yanı sıra yüksek hızlı seri hale getirici-seri durumdan çıkarıcı (SERDES) iletim saatleri ve alıcı saat kurtarma için de kullanılır.Oldukça yaygın olan diferansiyeldirkarşılaştırıcılarbağlanmak üzere tasarlanmış giriş pinlerindediferansiyel sinyalizasyonkanallar.Bir kaç "karışık sinyalFPGA'ler” entegre çevre birimlerine sahiptiranalogdan dijitale dönüştürücüler(ADC'ler) vedijital-analog dönüştürücüler(DAC'ler), analog sinyal koşullandırma bloklarına sahip olup, bunların birçip üzerinde sistem(SoC).^[20]Bu tür cihazlar, dahili programlanabilir ara bağlantı yapısında dijital birleri ve sıfırları taşıyan bir FPGA arasındaki çizgiyi bulanıklaştırır vesahada programlanabilir analog dizi(FPAA), analog değerleri dahili programlanabilir ara bağlantı yapısında taşır.

Mantık blokları[düzenlemek]

Ana makale:Mantık bloğu

Bir mantık hücresinin basitleştirilmiş örnek gösterimi (LUT –Arama tablosu, FA –Tam toplayıcı, DFF –D tipi flip-flop)

En yaygın FPGA mimarisi bir diziden oluşur:mantık blokları(satıcıya bağlı olarak yapılandırılabilir mantık blokları, CLB'ler veya mantıksal dizi blokları, LAB'ler olarak adlandırılır),G/Ç pedlerive yönlendirme kanalları.^[1]Genel olarak tüm yönlendirme kanalları aynı genişliğe (kablo sayısı) sahiptir.Çoklu G/Ç pedleri dizideki bir satırın yüksekliğine veya bir sütunun genişliğine sığabilir.

“Bir uygulama devresinin yeterli kaynaklara sahip bir FPGA'ya eşlenmesi gerekir.Gereken CLB/LAB ve G/Ç sayısı tasarımdan kolayca belirlense de, ihtiyaç duyulan yönlendirme yolu sayısı aynı mantığa sahip tasarımlar arasında bile önemli ölçüde farklılık gösterebilir.(Örneğin, birçapraz çubuk anahtarıgöre çok daha fazla yönlendirme gerektirir.sistolik diziaynı kapı sayısıyla.Kullanılmayan yönlendirme izleri herhangi bir fayda sağlamadan parçanın maliyetini artırdığından (ve performansını düşürdüğünden) FPGA üreticileri, parçanın şartlarına uyacak çoğu tasarımın yapılabilmesi için yeterli sayıda iz sağlamaya çalışır.arama tabloları(LUT'lar) ve G/Ç'leryönlendirilmiş.Bu, aşağıdaki kaynaklardan elde edilenler gibi tahminlerle belirlenir:Kira kuralıveya mevcut tasarımlarla deneyler yaparak.^[21]2018 yılı itibarıylaçip üzerinde ağyönlendirme ve ara bağlantı mimarileri geliştirilmektedir.^{[kaynak belirtilmeli]}

Genel olarak bir mantık bloğu birkaç mantıksal hücreden (ALM, LE, dilim vb. olarak adlandırılır) oluşur.Tipik bir hücre 4 girişli bir LUT'tan oluşur.tam toplayıcı(FA) ve birD tipi flip-flop.Bunlar iki adet 3 girişli LUT'a bölünebilir.İçindenormal modbunlar ilki aracılığıyla 4 girişli bir LUT'ta birleştirilirçoklayıcı(çok).İçindearitmetikmodunda, çıktıları toplayıcıya beslenir.Mod seçimi ikinci mux'a programlanmıştır.Çıktı ikisinden biri olabilirsenkronveyaasenkron, üçüncü mux'un programlanmasına bağlı olarak.Pratikte toplayıcının tamamı veya bir kısmıişlevler olarak depolanırkaydetmek için LUT'larauzay.^[22][23][24]

Sert bloklar[düzenlemek]

Modern FPGA aileleri, silikona sabitlenmiş daha yüksek düzeyde işlevsellik içerecek şekilde yukarıdaki yetenekleri genişletir.Bu ortak işlevlerin devreye gömülü olması, gereken alanı azaltır ve bu işlevlere, mantıksal temellerden oluşturmaya kıyasla daha fazla hız kazandırır.Bunların örnekleri şunları içerir:çarpanlar, genelDSP blokları,gömülü işlemciler, yüksek hızlı G/Ç mantığı ve yerleşikhatıralar.

Üst düzey FPGA'ler yüksek hız içerebilirçoklu gigabit alıcı-vericilerVesabit IP çekirdekleriörneğinişlemci çekirdekleri,ethernet orta erişim kontrol üniteleri,PCI/PCI Ekspresdenetleyiciler ve harici bellek denetleyicileri.Bu çekirdekler programlanabilir yapının yanında bulunur, ancak bunlartransistörlerLUT'lar yerine ASIC seviyesine sahip olmalarıverimVegüç tüketimiÖnemli miktarda yapı kaynağı tüketmeden, uygulamaya özel mantık için daha fazla dokuyu serbest bırakarak.Çoklu gigabit alıcı-vericiler aynı zamanda LUT'lardan oluşturulamayan bileşenler olan yüksek hızlı serileştiriciler ve seri durumdan çıkarıcıların yanı sıra yüksek performanslı analog giriş ve çıkış devrelerini de içerir.Daha yüksek seviyeli fiziksel katman (PHY) işlevselliği, örneğinsatır kodlamaFPGA'ya bağlı olarak sert mantıkta serileştiriciler ve seri durumdan çıkarıcılarla birlikte uygulanabilir veya uygulanmayabilir.