(Ọhụrụ & Nke mbụ) Na ngwaahịa 3S200A-4FTG256C IC Chip XC3S200A-4FTG256C

Njirimara ngwaahịa

 N'usoro ọnụ ụzọ ámá Programmable

 Aogige-programmable ọnụ ụzọ ámá n'usoro(FPGA) bụ ihesekit agbakwunyereemebere ka onye ahịa ma ọ bụ onye nrụpụta hazie ya mgbe emechara - ya mere okwu ahụubi-mmemme.A na-akọwakarị nhazi FPGA site na iji aasụsụ nkọwa ngwaike(HDL), yiri nke ejiri maka ihesekit agbakwunyere ngwa ngwa(ASIC).eserese sekitejibu ụzọ kọwaa nhazi ahụ, mana nke a na-adịkarị ụkọ n'ihi ọbịbịa nkeeletrọnịkị imewe akpaakangwá ọrụ.

FPGA nwere ọtụtụ n'usorommemme mgbagha mgbagha, yana usoro njikọ njikọta nke enwere ike ịhazigharị na-enye ohere ijikọ blọk ọnụ.Enwere ike ịhazi ngọngọ mgbagha ka ọ rụọ ọrụ mgbagwoju anyanjikọta ọrụ, ma ọ bụ mee ka ọ dị mfeọnụ ụzọ mgbaghadị kaNAnaXOR.N'ọtụtụ FPGA, mgbochi mgbagha gụnyekwaraihe nchekwa, nke nwere ike ịdị mfeslịpasma ọ bụ karịa ngọngọ ebe nchekwa.^[1]Enwere ike ịhazigharị ọtụtụ FPGA iji mejuputa dị iche ichemgbagha ọrụ, na-enye ohere mgbanwereconfigurable mgbakọdị ka a na-eme n'imengwanrọ kọmputa.

FPGA nwere ọrụ dị ịrịba ama naagbakwunyere usorommepe n'ihi ike ha ịmalite mmepe ngwanrọ sistemu n'otu oge na ngwaike, mee ka ịme anwansị arụ ọrụ sistemu n'oge mmalite nke mmepe, ma kwe ka nnwale sistemu dị iche iche na imepụta iterations tupu ịmechaa usoro ụkpụrụ ụlọ.^[2]

Akụkọ ihe mere emedezie]

Ụlọ ọrụ FPGA si na ya pụtaebe nchekwa naanị ọgụgụ nke mmemme(PROM) naprogrammable mgbagha ngwaọrụ(PLDs).PROMs na PLDs abụọ nwere nhọrọ nke ịbụ ndị a haziri na batches na ụlọ ọrụ mmepụta ihe ma ọ bụ n'ọhịa (nke a na-eme mmemme).^[3]

Alteratọrọ ntọala na 1983 wee wepụta ngwaọrụ mgbagha mgbagha mbụ nke ụlọ ọrụ ahụ na 1984 - EP300 - nke gosipụtara windo quartz na ngwugwu ahụ nke nyere ndị ọrụ ohere ịgbanye oriọna ultra-violet na anwụ iji kpochapụ ya.EPROMmkpụrụ ndụ na-ejide nhazi ngwaọrụ.^[4]

Xilinxmepụtara ubi nke mbụ nwere ike ịre ahịa - mmemmeuzo uzon'afọ 1985^[3]- XC2064.^[5]XC2064 nwere ọnụ ụzọ ámá mmemme yana njikọ njikọ dị n'etiti ọnụ ụzọ ámá, mmalite nke teknụzụ ọhụrụ na ahịa.^[6]XC2064 nwere 64 configurable logic blocks (CLBs), nwere ntinye abụọ atọ.tebụl nleba anya(LUT).^[7]

N'afọ 1987, ndịEbe a na-alụ agha Naval Surfacekwadoro nnwale nke Steve Casselman tụpụtara iji mepụta kọmpụta nke ga-emejuputa ọnụ ụzọ ámá 600,000 nwere ike imegharị ya.Casselman nwere ihe ịga nke ọma na e nyere patent metụtara usoro ahụ na 1992.^[3]

Altera na Xilinx gara n'ihu n'enweghị mgbagha wee tolite ngwa ngwa site na 1985 ruo etiti 1990s mgbe ndị asọmpi tolitere, na-emebi akụkụ dị ukwuu nke òkè ahịa ha.Site na 1993, Actel (ugbu aMicrosemi) na-eje ozi banyere 18 pasent nke ahịa.^[6]

Afọ 1990 bụ oge uto ngwa ngwa maka FPGAs, ma na ọkaibe sekit yana oke mmepụta.Na mmalite 1990s, FPGA bụ nke a na-ejikarị eme ihenkwukọrịtananetwọk.Ka ọ na-erule ngwụsị nke afọ iri, FPGA chọtara ụzọ ha n'ime ngwa ahịa, ụgbọ ala na ụlọ ọrụ mmepụta ihe.^[8]

Ka ọ na-erule 2013, Altera (pasent 31), Actel (pasent 10) na Xilinx (pasent 36) jikọtara ọnụ na-anọchi anya ihe dịka pasenti 77 nke ahịa FPGA.^[9]

Companieslọ ọrụ dị ka Microsoft amalitela iji FPGA iji mee ka arụmọrụ dị elu dị elu, sistemu ngwa ngwa ngwa ngwa (dị kaebe datandị na-arụ ọrụ haIgwe nchọta Bing), n'ihi naarụmọrụ kwa watturu FPGA na-ebufe.^[10]Microsoft malitere iji FPGAmee ngwa ngwaBing na 2014, na 2018 malitere ibuga FPGA n'ofe ọrụ ụlọ ọrụ data ndị ọzọ maka ha.Azure igwe ojii ịgbakọikpo okwu.^[11]

Usoro iheomume ndị a na-egosi ọganihu n'akụkụ dị iche iche nke imewe FPGA:

Gates

• 1987: ọnụ ụzọ 9,000, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, Ngalaba Agha Naval Surface Warfare^[3]
• mmalite 2000s: nde^[8]
• 2013: 50 nde, Xilinx^[12]

Nha ahịa

• 1985: FPGA azụmahịa izizi: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: $14 nde^[6]
• c.1993:>$385 nde^{[6][nkwenye dara ada]}
• 2005: $1.9 ijeri^[13]
• Atụmatụ 2010: ijeri $2.75^[13]
• 2013: $5.4 ijeri^[14]
• 2020 atụmatụ: $9.8 ijeri^[14]

Nhazi amalite

Ammalite imewebụ omenala ọhụrụ maka mmejuputa na FPGA.

• 2005: 80,000^[15]
• 2008: 90,000^[16]

Nhazi[dezie]

FPGA nke oge a nwere nnukwu akụrụngwa nkeọnụ ụzọ mgbaghana RAM blocks iji mejuputa mgbako dijitalụ dị mgbagwoju anya.Dị ka atụmatụ FPGA na-eji ngwa ngwa I/O na data bidirectionalụgbọ ala, ọ na-aghọ ihe ịma aka iji nyochaa oge ziri ezi nke data ziri ezi n'ime oge nhazi na oge njide.

Atụmatụ alana-enyere aka ikenye akụrụngwa n'ime FPGA iji gboo mmachi oge ndị a.Enwere ike iji FPGA mejuputa ọrụ ezi uche dị na yaASICnwere ike ịrụ.Ikike imelite arụmọrụ mgbe mbupu,nhazigharị akụkụ akụkụnke akụkụ nke imewe^[17]yana ọnụ ala injinia na-anaghị emegharị ugboro ugboro metụtara atụmatụ ASIC (n'agbanyeghị ọnụ ahịa otu n'ozuzu ya), na-enye uru maka ọtụtụ ngwa.^[1]

Ụfọdụ FPGA nwere njirimara analọgụ na mgbakwunye na ọrụ dijitalụ.Ihe analọgụ kacha emekarị bụ mmemmeọnụ ọgụgụ gbuona ntụtụ mmepụta ọ bụla, na-enye onye injinia aka ịtọ ọnụ ala dị ala na ntụtụ ndị a na-ebuchaghị ibu nke ga-eme ma ọ bụghị yamgbanakama ọ bụdi na nwunyena-anabataghị, yana ịtọọ ọnụ ahịa dị elu na ntụtụ ndị a kwajuru na ọwa ọsọ dị elu nke ga-eji nwayọọ nwayọọ na-agba ọsọ.^[18][19]A na-ahụkarị quartz-kristal oscillators, on-chip iguzogide-ike oscillators, naloops kpọchiri agbachina agbakwunyereoscillators na-achịkwa voltajieji maka ọgbọ elekere na njikwa yana maka serializer-deserializer (SERDES) na-ebufe elekere na mgbake elekere.Ihe a na-ahụkarị dị ichecomparatorsna ntụtụ ntinye ahaziri ka ejikọrọ naakara ngosi dị icheọwa.ole na ole"agwakọtara mgbaàmàFPGAs” agbakwunyere mpụtaanalọg-na-dijitalụ ntụgharị(ADC) nadigital-na-analog converters(DACs) nwere ihe mgbochi mgbama analọgụ na-enye ha ohere ịrụ ọrụ dịka ausoro-na-a-chip(SoC).^[20]Ngwa ndị dị otú ahụ na-eme ka ahịrị dị n'etiti FPGA, nke na-ebu dijitalụ na efu na akwa njikọ njikọ nke ime ya, yanaubi-programmable analọgụ n'usoro(FPAA), nke na-ebu ụkpụrụ analọgụ na akwa njikọ njikọta nke ime ya.

Ihe mgbochi mgbagha[dezie]

Isi edemede:ngọngọ mgbagha

Ọmụmaatụ dị mfe nke mkpụrụ ndụ mgbagha (LUT-Tebụl nyocha, FA -Ihe mgbakwunye zuru oke, DFF -D-ụdị tụgharịa)

Ihe owuwu FPGA a na-ahụkarị nwere ọtụtụ n'usoromgbagha mgbagha(nke a na-akpọ configurable logic blocks, CLBs, ma ọ bụ ihe mgbagwoju anya, LABs, dabere na onye na-ere ahịa),I/O mpe mpe akwa, na ọwa ntụgharị.^[1]N'ozuzu, ọwa ụzọ ụzọ niile nwere otu obosara (ọnụọgụ waya).Otutu paịlị I/O nwere ike dabara n'ịdị elu nke otu ahịrị ma ọ bụ obosara nke otu kọlụm n'usoro.

“A ga-edobe sekit ngwa ka ọ bụrụ FPGA nwere akụrụngwa zuru oke.Ọ bụ ezie na ọnụ ọgụgụ CLBs/LABs na I/O chọrọ ka a na-ekpebi ngwa ngwa site na imewe ahụ, ọnụọgụ egwu ụzọ achọrọ nwere ike ịdịgasị iche nke ukwuu ọbụlagodi n'etiti atụmatụ nwere oke mgbagha.(Ọmụmaatụ, acrossbar mgba ọkụna-achọ ọtụtụ okporo ụzọ karịa asystolic n'usorona otu ọnụ ụzọ ámá.Ebe ọ bụ na egwu ụzọ na-ejighị ya na-abawanye ọnụ ahịa (ma belata arụmọrụ) nke akụkụ ahụ na-enyeghị uru ọ bụla, ndị na-emepụta FPGA na-agbalị ịnye naanị egwu zuru oke ka ọtụtụ atụmatụ ga-adaba na usoro nke.tebụl nleba anya(LUT) na I/O nwere ike ịbụchụpụrụ.A na-ekpebi nke a site na atụmatụ dị ka ndị sitere naIwu mgbazinyema ọ bụ site na nnwale ndị dị adị.”^[21]Dị ka afọ 2018,netwọk-na-chipA na-emepụta ihe owuwu maka ụzọ na njikọ njikọ.^{[mkpa nhota]}

N'ozuzu, ngọngọ mgbagha nwere mkpụrụ ndụ ezi uche dị ole na ole (a na-akpọ ALM, LE, iberi wdg).Mkpụrụ ndụ a na-ahụkarị nwere ihe ntinye LUT 4, azuru oke(FA) na aD-ụdị tụgharịa.Enwere ike kewaa ndị a ụzọ abụọ LUT ntinye 3.N'imeọnọdụ nkịtịA na-ejikọta ndị ahụ na ntinye 4-LUT site na nke mbụmultiplexer(mux).N'imemgbakọ na mwepụmode, a na-enye nsonaazụ ha na adder.A na-ahazi nhọrọ nke ọnọdụ n'ime mux nke abụọ.Mpụta nwere ike ịbụ mamekọrịtama ọ bụasynchronous, dabere na mmemme nke mux nke atọ.Na omume, dum ma ọ bụ akụkụ nke adder bụechekwara dị ka ọrụbanye na LUT iji chekwaaoghere.^[22][23][24]

Ihe mgbochi siri ike[dezie]

Ezinụlọ FPGA ọgbara ọhụrụ na-agbasawanye n'ikike ndị a dị n'elu iji tinye ọrụ dị elu nke etinyere na silicon.Inwe ọrụ ndị a na-ahụkarị agbakwunyere na sekit na-ebelata mpaghara achọrọ ma na-enye ọrụ ndị ahụ mmụba ọsọ ọsọ ma e jiri ya tụnyere iwulite ha site na primitives ezi uche dị na ya.Ihe atụ ndị a gụnyerendị na-ebuwanye ibu, izugbeDSP ngọngọ,agbakwunyere processors, nnukwu ọsọ I/O mgbagha na agbakwunyerencheta.

FPGA dị elu nwere ike ịnwe oke ọsọmulti-gigabit transceiversnaike IP coresdị kacores processor,Ethernet ọkara ohere akara nkeji,PCI/PCI Expressndị na-ahụ maka njikwa, na ndị na-ahụ maka ebe nchekwa mpụga.Cores ndị a dị n'akụkụ ákwà mmemme, ma a na-ewu hatransistorkama LUT ka ha nwere ASIC-larịịarụmọrụnaike oririna-ejighị ihe dị ukwuu nke ihe eji eme ihe, na-ahapụ ọtụtụ ákwà ahụ n'efu maka mgbagha kpọmkwem ngwa.Ndị transceivers nke multi-gigabit nwekwara ntinye analọgụ arụmọrụ dị elu yana sekit mmepụta yana serializers dị elu na deserializers, ihe ndị na-enweghị ike iwulite na LUT.Nrụ ọrụ oyi akwa dị elu (PHY) dị kaakara koodunwere ike ma ọ bụ agaghị etinye ya n'akụkụ serializers na deserializers na mgbagha siri ike, dabere na FPGA.