Sirkuit Terpadu IC Chip Komponen Éléktronik XC5VLX110-1FFG1153C FPGA Virtex-5

Atribut produk

Laporan Kasalahan Émbaran Produk

Témbongkeun Sarupa

Dokumén & Média

Klasifikasi Lingkungan & Ékspor

Lapang-programmable Gerbang Asép Sunandar Sunarya

Amédan-programmable Gerbang Asép Sunandar Sunarya(FPGA) nyaéta hijisirkuit terpadudirancang pikeun dikonpigurasikeun ku palanggan atanapi desainer saatos manufaktur - janten istilahnawidang-programmable.Konfigurasi FPGA umumna dieusian maké abasa déskripsi hardware(HDL), sarupa jeung nu dipaké pikeun hijisirkuit terpadu aplikasi-spésifik(ASIC).Diagram sirkuitsaméméhna dipaké pikeun nangtukeun konfigurasi, tapi ieu beuki jarang alatan mecenghulnaautomation design éléktronikparabot.

FPGAs ngandung hiji Asép Sunandar Sunarya tibisa diprogram blok logika, sareng hirarki interkonéksi anu tiasa dikonfigurasi deui ngamungkinkeun blok-blok tiasa dihubungkeun babarengan.Blok logika tiasa dikonpigurasi pikeun ngalakukeun kompleksfungsi kombinasional, atawa meta salaku basajanGerbang logikasigaANDjeungXOR.Dina kalolobaan FPGA, blok logika ogé kalebetelemen memori, nu bisa jadi basajanbolak balikatawa leuwih lengkep blok memori.^[1]Loba FPGAs bisa reprogrammed pikeun nerapkeun bédafungsi logika, ngamungkinkeun fléksibelkomputasi reconfigurablesakumaha dipigawé dinasoftware komputer.

FPGAs gaduh peran anu luar biasa dinasistem embeddedngembangkeun alatan kamampuhan maranéhna pikeun ngamimitian ngembangkeun software sistem sakaligus kalawan hardware, sangkan simulasi kinerja sistem dina fase pisan awal pangwangunan, sarta ngidinan sagala rupa uji coba sistem jeung iterasi desain saméméh finalizing arsitéktur sistem.^[2]

Sajarah[édit]

Industri FPGA sprouted tinamemori baca-hijina programmable(PROM) jeungalat logika programmable(PLDs).PROM sareng PLD duanana ngagaduhan pilihan pikeun diprogram dina angkatan di pabrik atanapi di lapangan (field-programmable).^[3]

Alteradiadegkeun dina 1983 sarta ngirimkeun alat logika reprogrammable munggaran di industri di 1984 - EP300 - nu nampilkeun jandela quartz dina bungkusan nu ngidinan pamaké pikeun caang lampu ultra-violet dina paeh mupusEPROMsél anu ngayakeun konfigurasi alat.^[4]

Xilinxngahasilkeun widang-programmable munggaran komersil giatsusunan gerbangtaun 1985^[3]- éta XC2064.^[5]XC2064 ngagaduhan gerbang anu tiasa diprogram sareng sambungan anu tiasa diprogram antara gerbang, awal téknologi sareng pasar énggal.^[6]XC2064 ngagaduhan 64 blok logika anu tiasa dikonfigurasi (CLB), kalayan dua tilu input.tabél lookup(LUT).^[7]

Dina 1987, étaNaval Surface Perang Centerdibiayaan percobaan diajukeun ku Steve Casselman pikeun ngembangkeun hiji komputer anu bakal nerapkeun 600.000 Gerbang reprogrammable.Casselman suksés sareng patén anu aya hubunganana sareng sistemna dikaluarkeun dina 1992.^[3]

Altera jeung Xilinx terus unchallenged sarta gancang tumuwuh ti 1985 nepi ka pertengahan 1990s nalika pesaing sprouted up, eroding bagian signifikan tina pangsa pasar maranéhanana.Ku 1993, Actel (ayeunaMikrosemi) ieu porsi ngeunaan 18 persén pasar.^[6]

Taun 1990-an mangrupikeun periode pertumbuhan gancang pikeun FPGA, boh dina kecanggihan sirkuit sareng volume produksi.Dina awal 1990s, FPGAs utamana dipaké dinatelekomunikasijeungjaringan.Nepi ka tungtun taun dasawarsa, FPGAs kapanggih jalan kana konsumen, otomotif, jeung aplikasi industri.^[8]

Ku 2013, Altera (31 persén), Actel (10 persén) jeung Xilinx (36 persén) babarengan digambarkeun kira 77 persén pasar FPGA.^[9]

Perusahaan sapertos Microsoft parantos ngamimitian nganggo FPGA pikeun ngagancangkeun kinerja tinggi, sistem komputasi intensif (sapertospuseur datanu beroperasi maranéhananamesin pencari Bing), alatan étakinerja per wattkauntungan FPGAs nganteurkeun.^[10]Microsoft mimiti ngagunakeun FPGAs pikeunngagancangkeunBing di 2014, sareng dina 2018 mimiti nyebarkeun FPGA di sakuliah beban kerja pusat data anu sanés pikeun aranjeunna.Azure komputasi awanplatform.^[11]

Garis waktos di handap ieu nunjukkeun kamajuan dina sababaraha aspék desain FPGA:

Gerbang

• 1987: 9.000 Gerbang, Xilinx^[6]
• 1992: 600.000, Naval Surface Warfare Department^[3]
• Awal 2000s: jutaan^[8]
• 2013: 50 jutaan, Xilinx^[12]

Ukuran pasar

• 1985: FPGA komérsial munggaran: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: $14 juta^[6]
• c.1993: > $385 juta^{[6][verifikasi gagal]}
• 2005: $1,9 milyar^[13]
• 2010 perkiraan: $ 2,75 milyar^[13]
• 2013: $ 5,4 milyar^[14]
• 2020 perkiraan: $ 9,8 milyar^[14]

Desain dimimitian

Amimiti desainmangrupa desain custom anyar pikeun palaksanaan on FPGA.

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

Desain[édit]

FPGAs kontemporer boga sumberdaya badag tinaGerbang logikajeung blok RAM pikeun nerapkeun komputasi digital kompléks.Salaku desain FPGA employ laju I / O pisan gancang sarta data bidirectionalbeus, éta janten tantangan pikeun pariksa timing bener data valid dina waktu setelan jeung tahan waktu.

Tata lantaingamungkinkeun alokasi sumberdaya dina FPGAs pikeun minuhan konstrain waktos ieu.FPGAs bisa dipaké pikeun nerapkeun sagala fungsi logis nu mangrupaASICtiasa ngalaksanakeun.Kamampuhan pikeun ngapdet fungsionalitas saatos kiriman,parsial ulang konfigurasibagian tina rarancang^[17]sarta waragad rékayasa non-ulang low relatif ka desain ASIC (sanajan biaya Unit umumna luhur), nawarkeun kaunggulan pikeun loba aplikasi.^[1]

Sababaraha FPGA gaduh fitur analog salian ti fungsi digital.Fitur analog anu paling umum nyaéta programmablelaju maotdina unggal pin kaluaran, ngamungkinkeun insinyur pikeun ngeset ongkos low on pin enteng dimuat anu bakal disebutkeunngiriningatawapasanganunacceptably, sarta pikeun ngeset ongkos luhur dina pin beurat dimuat dina saluran-speed tinggi nu disebutkeun bakal ngajalankeun teuing lalaunan.^[18][19]Ogé umum nyaéta quartz-osilator kristal, on-chip lalawanan-capacitance osilator, jeungputeran fase-dikoncikalawan embeddedosilator tegangan-dikawasadipaké pikeun generasi jam jeung manajemén ogé pikeun-speed tinggi serializer-deserializer (SERDES) ngirimkeun jam jeung panarima recovery jam.Cukup umum nyaéta diferensialkomparatoron pin input dirancang disambungkeun kasignalling diferensialsaluran.Saeutik "sinyal dicampurFPGAs" gaduh periferal terpadukonverter analog-ka-digital(ADCs) jeungconverters digital-to-analog(DAC) kalayan blok udar sinyal analog anu ngamungkinkeun aranjeunna beroperasi salaku asistem-on-a-chip(SoC).^[20]Alat sapertos kitu ngaburkeun garis antara FPGA, anu mawa digital sareng nol dina lawon interkonéksi anu tiasa diprogram internal, sarengmédan-programmable Asép Sunandar Sunarya analog(FPAA), nu mawa nilai analog dina lawon interconnect programmable internal na.