Sehemu ya Kielektroniki ya Mzunguko wa IC Chip XC5VLX110-1FFG1153C FPGA Virtex-5

Sifa za Bidhaa

Ripoti Hitilafu ya Taarifa ya Bidhaa

Tazama Sawa

Nyaraka na Vyombo vya Habari

Uainishaji wa Mazingira na Uuzaji nje

Safu ya lango linaloweza kupangwa kwa uga

Asafu ya lango linaloweza kupangwa shambani(FPGA) nimzunguko jumuishiiliyoundwa ili kusanidiwa na mteja au mbuni baada ya utengenezaji - kwa hivyo nenouga-programmable.Usanidi wa FPGA kwa ujumla umebainishwa kwa kutumia alugha ya maelezo ya vifaa(HDL), sawa na ile inayotumika kwamzunguko jumuishi wa programu-maalum(ASIC).Michoro ya mzungukohapo awali zilitumika kubainisha usanidi, lakini hii inazidi kuwa nadra kutokana na ujio waelektroniki kubuni automatiseringzana.

FPGA zina safu yainayoweza kupangwa vitalu vya mantiki, na safu ya viunganishi vinavyoweza kusanidiwa upya vinavyoruhusu vizuizi kuunganishwa pamoja.Vitalu vya mantiki vinaweza kusanidiwa kufanya kazi ngumukazi za mchanganyiko, au fanya kama rahisimilango ya mantikikamaNAnaXOR.Katika FPGA nyingi, vizuizi vya mantiki pia vinajumuishavipengele vya kumbukumbu, ambayo inaweza kuwa rahisiflip-flopsau vizuizi kamili zaidi vya kumbukumbu.^[1]FPGA nyingi zinaweza kupangwa upya ili kutekeleza tofautikazi za mantiki, kuruhusu kunyumbulikakompyuta inayoweza kusanidiwa upyakama inavyofanyika katikaprogramu ya kompyuta.

FPGA zina jukumu kubwa katikamfumo uliopachikwamaendeleo kutokana na uwezo wao wa kuanzisha uundaji wa programu ya mfumo kwa wakati mmoja na maunzi, kuwezesha uigaji wa utendaji wa mfumo katika awamu ya mapema sana ya usanidi, na kuruhusu majaribio mbalimbali ya mfumo na marudio ya muundo kabla ya kukamilisha usanifu wa mfumo.^[2]

Historia[hariri]

Sekta ya FPGA ilichipuka kutokakumbukumbu ya kusoma tu inayoweza kupangwa(PROM) navifaa vya mantiki vinavyoweza kupangwa(PLDs).PROM na PLD zote zilikuwa na chaguo la kuratibiwa katika vikundi kiwandani au shambani (inayoweza kupangwa kwenye uwanja).^[3]

Alterailianzishwa mwaka wa 1983 na iliwasilisha kifaa cha mantiki cha kwanza cha tasnia inayoweza kupangwa tena mnamo 1984 - EP300 - ambayo ilikuwa na dirisha la quartz kwenye kifurushi ambacho kiliruhusu watumiaji kuangaza taa ya urujuani kwenye kikapu ili kufutaEPROMseli zilizoshikilia usanidi wa kifaa.^[4]

Xilinxilizalisha shamba la kwanza linaloweza kutumika kibiasharasafu ya langomwaka 1985^[3]- XC2064.^[5]XC2064 ilikuwa na milango inayoweza kupangwa na miunganisho inayoweza kupangwa kati ya milango, mwanzo wa teknolojia mpya na soko.^[6]XC2064 ilikuwa na vizuizi 64 vya mantiki vinavyoweza kusanidiwa (CLBs), na pembejeo mbili tatu.meza za kuangalia(LUTs).^[7]

Mnamo 1987, theKituo cha Vita vya Uso wa Majiniilifadhili jaribio lililopendekezwa na Steve Casselman kutengeneza kompyuta ambayo ingetumia milango 600,000 inayoweza kupangwa upya.Casselman alifanikiwa na hati miliki inayohusiana na mfumo ilitolewa mnamo 1992.^[3]

Altera na Xilinx ziliendelea bila kupingwa na zilikua haraka kutoka 1985 hadi katikati ya miaka ya 1990 wakati washindani walichipua, na kusababisha sehemu kubwa ya sehemu yao ya soko.Kufikia 1993, Actel (sasaMicrosemi) alikuwa akihudumia takriban asilimia 18 ya soko.^[6]

Miaka ya 1990 ilikuwa kipindi cha ukuaji wa haraka wa FPGAs, katika uboreshaji wa mzunguko na kiasi cha uzalishaji.Mwanzoni mwa miaka ya 1990, FPGAs zilitumika kimsingi katikamawasiliano ya simunamitandao.Kufikia mwisho wa muongo, FPGAs zilipata njia ya matumizi ya watumiaji, magari, na viwandani.^[8]

Kufikia 2013, Altera (asilimia 31), Actel (asilimia 10) na Xilinx (asilimia 36) kwa pamoja waliwakilisha takriban asilimia 77 ya soko la FPGA.^[9]

Kampuni kama Microsoft zimeanza kutumia FPGA ili kuharakisha utendakazi wa hali ya juu, mifumo ya kikokotozi (kama vilevituo vya datawanaofanya kazi zaoInjini ya utafutaji ya Bing), kutokana nautendaji kwa wattfaida FPGAs kutoa.^[10]Microsoft ilianza kutumia FPGAskuongeza kasiBing mnamo 2014, na mnamo 2018 ilianza kupeleka FPGAs kwenye mizigo mingine ya kituo cha data kwa zao.Azure kompyuta ya wingujukwaa.^[11]

Muda ufuatao unaonyesha maendeleo katika vipengele tofauti vya muundo wa FPGA:

Milango

• 1987: milango 9,000, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, Idara ya Vita vya Uso wa Majini^[3]
• Mapema miaka ya 2000: mamilioni^[8]
• 2013: milioni 50, Xilinx^[12]

Ukubwa wa soko

• 1985: FPGA ya kwanza ya kibiashara : Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: $ 14 milioni^[6]
• c.1993: > $385 milioni^{[6][uthibitishaji umeshindwa]}
• 2005: $ 1.9 bilioni^[13]
• Makadirio ya 2010: $ 2.75 bilioni^[13]
• 2013: $5.4 bilioni^[14]
• Makadirio ya 2020: $ 9.8 bilioni^[14]

Ubunifu huanza

Akuanza kwa kubunini muundo mpya maalum wa kutekelezwa kwenye FPGA.

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

Ubunifu[hariri]

FPGA za kisasa zina rasilimali kubwa yamilango ya mantikina vizuizi vya RAM ili kutekeleza hesabu ngumu za dijiti.Kama miundo ya FPGA hutumia viwango vya haraka vya I/O na data inayoelekeza pande mbilimabasi, inakuwa changamoto kuthibitisha muda sahihi wa data halali ndani ya muda wa kusanidi na kushikilia muda.

Upangaji wa sakafuhuwezesha mgao wa rasilimali ndani ya FPGA ili kukidhi vikwazo hivi vya muda.FPGA zinaweza kutumika kutekeleza utendakazi wowote wa kimantiki ambaoASICinaweza kufanya.Uwezo wa kusasisha utendakazi baada ya usafirishaji,usanidi upya wa sehemuya sehemu ya muundo^[17]na gharama za chini za uhandisi zisizo za mara kwa mara zinazohusiana na muundo wa ASIC (bila kujali gharama ya kitengo cha juu kwa ujumla), hutoa faida kwa programu nyingi.^[1]

Baadhi ya FPGA zina vipengele vya analogi pamoja na vitendaji vya kidijitali.Kipengele cha kawaida cha analog ni programu inayoweza kupangwakiwango cha kuuawakwenye kila pini ya pato, ikiruhusu mhandisi kuweka viwango vya chini kwenye pini zilizopakiwa kidogo ambazo vinginevyo angefanyapeteauwanandoakwa njia isiyokubalika, na kuweka viwango vya juu zaidi kwenye pini zilizopakiwa sana kwenye chaneli za kasi ya juu ambazo zingefanya kazi polepole sana.^[18][19]Pia kawaida ni quartz-oscillators kioo, on-chip resistance-capacitance oscillators, naloops zilizofungwa kwa awamuiliyopachikwaoscillators kudhibiti voltagehutumika kutengeneza na usimamizi wa saa na pia kwa serializer-deserializer ya kasi ya juu (SERDES) kusambaza saa na uokoaji wa saa ya kipokeaji.Kawaida kawaida ni tofautiwalinganishikwenye pini za kuingiza zilizoundwa kuunganishwa nazoishara tofautinjia.Wachache"ishara mchanganyikoFPGAs” zimeunganisha pembeniviongofu vya analog-to-digital(ADCs) navigeuzi vya digital-to-analog(DACs) zilizo na vizuizi vya hali ya mawimbi ya analogi zinazoruhusu kufanya kazi kama amfumo-on-a-chip(SoC).^[20]Vifaa kama hivyo hutia ukungu kati ya FPGA, ambayo hubeba zile za dijiti na sufuri kwenye kitambaa chake cha ndani kinachoweza kuunganishwa, nasafu ya analogi inayoweza kupangwa(FPAA), ambayo hubeba thamani za analogi kwenye kitambaa chake cha ndani kinachoweza kupangwa cha muunganisho.