FPGA

En programmerbar logisk integrerad krets ( FPGA , engelsk  programmerbar logisk enhet , PLD ) är en elektronisk komponent ( integrerad krets ) som används för att skapa konfigurerbara digitala elektroniska kretsar . Till skillnad från konventionella digitala kretsar bestäms inte logiken för FPGA under tillverkningen, utan ställs in genom programmering ( design ). För programmering används en programmerare och en IDE (debugging-miljö), som låter dig ställa in den önskade strukturen för en digital enhet i form av ett kretsschema eller ett program i speciella hårdvarubeskrivningsspråk ( Verilog , VHDL , AHDL , och andra). Ett alternativ till FPGA är:

Vissa tillverkare erbjuder programvaruprocessorer för sina FPGA:er som kan modifieras för en specifik uppgift och sedan byggas in i FPGA:n. Därigenom:

Designstadier

  1. Ställa in ett kretsschema eller program i speciella hårdvarubeskrivningsspråk ( Verilog , VHDL , AHDL och andra).
  2. Logisk syntes med hjälp av synthesizer-program (att erhålla en lista över elektriska anslutningar (i form av text) från en abstrakt modell skriven på hårdvarubeskrivningsspråket ).
  3. Designa ett kretskort för en enhet med hjälp av ett datorstödd design ( CAD ) system för kretskort ( Altium Designer , P-CAD och andra), som innehåller ett FPGA-chip och andra elektroniska komponenter (motstånd, kondensatorer, generatorer, ADC:er). , kontakter och andra).
  4. Skapa en FPGA-konfigurationsfil.
  5. Laddar en konfigurationsfil till ett FPGA-chip eller till ett separat minneschip. Som ett resultat av laddningen får FPGA-chippet den specificerade funktionaliteten.

Applikation

FPGA används ofta för att bygga digitala enheter med olika komplexitet och kapacitet , till exempel:

FPGA-typer

Tidiga FPGAs

1970 utvecklade Texas Instruments (hädanefter kallade "TI") maskerade (det vill säga programmerbara med en mask, engelska  mask-programmerbara ) integrerade kretsar (hädanefter kallade ICs) baserade på associativ ROM (ROAM) från IBM . Detta chip kallades TMS2000 och programmerades av alternerande metallskikt under IC- tillverkningsprocessen . TMS2000 hade upp till 17 ingångar och 18 utgångar med 8 JK flip-flops som minne. För dessa enheter myntade TI termen PLA .  programmerbar logikmatris  - programmerbar logikmatris.

PAL

PAL ( programmable array logic ) är en  programmerbar array (matris) av logik. I Sovjetunionen skilde sig inte PLA och PLM och betecknades som PLA ( programmerbar logisk matris ) . Skillnaden mellan PLA och PLM är tillgängligheten för programmering av den interna strukturen (matriser).

GAL

GAL ( general  array logic ) är FPGA:er som har en programmerbar OCH-matris och en fast ELLER-matris.

CPLD

CPLDs ( eng.  complex programmeable logic device  - complex programmeable logic devices) innehåller relativt stora programmerbara logiska block - makroceller anslutna till externa utgångar och interna bussar. CPLD-funktionalitet är kodad i icke-flyktigt minne , så det finns inget behov av att programmera om dem när de slås på. Kan användas för I/O-expansion bredvid stora chips, eller för signalförbehandling (t.ex. COM -portkontroller , USB , VGA ).

FPGA

FPGA ( field-programmable gate array ) innehåller multiplikationssummationsblock, som används i stor utsträckning inom signalbehandling (DSP, eng  . digital signal processing ), såväl som logiska element (vanligtvis baserade på konverteringstabeller - sanningstabeller) och deras kopplingsblock . FPGA:er används vanligtvis för signalbehandling, har fler logiska grindar och är mer flexibla i arkitektur än CPLD:er. Programmet för FPGA lagras i distribuerat minne, vilket kan exekveras både på basis av flyktiga statiska RAM-celler (sådana mikrokretsar produceras till exempel av Xilinx och Altera ) - i detta fall sparas inte programmet när strömförsörjningen till mikrokretsen går förlorad, och baserat på icke-flyktiga flash-minnesceller eller antisäkringsbyglar (sådana mikrokretsar tillverkas av Actel och Lattice Semiconductor ) - i dessa fall sparas programmet när strömmen går ur. Om programmet är lagrat i flyktigt minne måste varje gång mikrokretsen slås på måste den konfigureras om med hjälp av starthanteraren, som också kan byggas in i själva FPGA:n. Ett alternativ till FPGA FPGA är långsammare digitala signalprocessorer. FPGA:er används också som universella processoracceleratorer i superdatorer (till exempel Cray XD1 -datorn från Cray , RASC-projektet av Silicon Graphics ("SGI").  

Några av världens FPGA-tillverkare

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Slyusar V.I. Utveckling av kretsar i Centralafrikanska republiken: några resultat. Del 2.// Den första milen. Last mile (tillägg till tidskriften "Electronics: science, technology, business"). – N2. - 2018. S. 76 - 80. (2018). Hämtad 6 april 2020. Arkiverad från originalet 20 juni 2018.

Litteratur

Länkar