(නව සහ මුල්) තොගයේ 3S200A-4FTG256C IC චිප් XC3S200A-4FTG256C
නිෂ්පාදන ගුණාංග
| TYPE | විස්තර | තෝරන්න |
| වර්ගය | ඒකාබද්ධ පරිපථ (ICs) |
|
| Mfr | AMD Xilinx |
|
| මාලාවක් | Spartan®-3A |
|
| පැකේජය | තැටි |
|
| නිෂ්පාදන තත්ත්වය | ක්රියාකාරී |
|
| LABs/CLB ගණන | 448 |
|
| තාර්කික මූලද්රව්ය/සෛල ගණන | 4032 |
|
| මුළු RAM බිටු | 294912 |
|
| I/O අංකය | 195 |
|
| ගේට්ටු ගණන | 200000 |
|
| වෝල්ටීයතාව - සැපයුම | 1.14V ~ 1.26V |
|
| සවිකිරීමේ වර්ගය | මතුපිට සවි කිරීම |
|
| මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය | 0°C ~ 85°C (TJ) |
|
| පැකේජය / නඩුව | 256-LBGA |
|
| සැපයුම්කරු උපාංග පැකේජය | 256-FTBGA (17×17) |
|
| මූලික නිෂ්පාදන අංකය | XC3S200 |
Field Programmable Gate Array
ඒක්ෂේත්‍ර-ක්‍රමලේඛනය කළ හැකි ද්වාර අරාව(FPGA) වේඒකාබද්ධ පරිපථයනිෂ්පාදනය කිරීමෙන් පසු පාරිභෝගිකයෙකු හෝ නිර්මාණකරුවෙකු විසින් වින්‍යාස කිරීමට සැලසුම් කර ඇත - එබැවින් යෙදුමක්ෂේත්ර වැඩසටහන්ගත කළ හැකි.FPGA වින්‍යාසය සාමාන්‍යයෙන් නියම කර ඇත්තේ a භාවිතා කරමිනිදෘඪාංග විස්තර භාෂාව(HDL), an සඳහා භාවිතා කරන ආකාරයටමයෙදුම්-විශේෂිත ඒකාබද්ධ පරිපථය(ASIC).පරිපථ රූප සටහන්වින්‍යාසය නියම කිරීමට පෙර භාවිතා කරන ලදී, නමුත් පැමිණීම නිසා මෙය වඩ වඩාත් දුර්ලභ වේඉලෙක්ට්රොනික නිර්මාණ ස්වයංක්රීයකරණයමෙවලම්.
FPGAs වල අරාවක් අඩංගු වේවැඩසටහන්ගත කළ හැකි logic blocks, සහ බ්ලොක් එකට වයර් කිරීමට ඉඩ සලසන නැවත සකස් කළ හැකි අන්තර් සම්බන්ධතා වල ධුරාවලියක්.තාර්කික කුට්ටි සංකීර්ණ ක්රියා කිරීමට වින්‍යාසගත කළ හැකසංයෝජන කාර්යයන්, හෝ සරල ලෙස ක්රියා කරන්නතර්ක දොරටුමෙන්සහසහXOR.බොහෝ FPGA වල, තාර්කික අවහිර කිරීම් ද ඇතුළත් වේමතක මූලද්රව්ය, සරල විය හැකිපිළිපොළහෝ වැඩි සම්පූර්ණ මතක කොටස්.[1]විවිධ ක්‍රියාවට නැංවීම සඳහා බොහෝ FPGAs නැවත ක්‍රමලේඛනය කළ හැකතාර්කික කාර්යයන්, නම්‍යශීලී වීමට ඉඩ සලසයිනැවත සකස් කළ හැකි පරිගණනයතුළ සිදු කරන ලද පරිදිපරිගණක මෘදුකාංග.
FPGA වලට කැපී පෙනෙන කාර්යභාරයක් ඇතකාවැද්දූ පද්ධතියදෘඪාංග සමඟ එකවර පද්ධති මෘදුකාංග සංවර්ධනය ආරම්භ කිරීමටත්, සංවර්ධනයේ මුල් අවධියේදී පද්ධති කාර්ය සාධන අනුහුරුකරණ සක්‍රීය කිරීමටත්, පද්ධති ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය අවසන් කිරීමට පෙර විවිධ පද්ධති අත්හදා බැලීම් සහ සැලසුම් පුනරාවර්තනයන්ට ඉඩ දීමටත් ඔවුන්ට ඇති හැකියාව හේතුවෙන් සංවර්ධනය.[2]
ඉතිහාසය[සංස්කරණය කරන්න]
FPGA කර්මාන්තය පැන නැගුනේයවැඩසටහන්ගත කළ හැකි කියවීමට පමණක් මතකය(PROM) සහවැඩසටහන්ගත කළ හැකි තාර්කික උපාංග(PLDs).PROMs සහ PLDs යන දෙකටම කර්මාන්ත ශාලාවක හෝ ක්ෂේත්‍රය තුළ කණ්ඩායම් වශයෙන් වැඩසටහන්ගත කිරීමේ විකල්පය තිබුණි (ක්ෂේත්‍ර වැඩසටහන්ගත කළ හැකි).[3]
ඇල්ටෙරා1983 දී ආරම්භ කරන ලද අතර 1984 දී කර්මාන්තයේ ප්‍රථම ප්‍රතිසංවිධානය කළ හැකි තාර්කික උපාංගය - EP300 ලබා දෙන ලදී - එය පැකේජයේ ක්වාර්ට්ස් කවුළුවකින් සමන්විත වූ අතර එමඟින් පරිශීලකයින්ට ඩයි මත පාරජම්බුල ලාම්පුවක් බැබළීමට ඉඩ සලසයි.EPROMඋපාංග වින්‍යාසය රඳවා ගත් සෛල.[4]
Xilinxපළමු වාණිජමය වශයෙන් ශක්‍ය ක්ෂේත්‍ර-ක්‍රමලේඛනය නිෂ්පාදනය කළේයගේට්ටු අරාව1985 දී[3]- XC2064.[5]XC2064 හි වැඩසටහන්ගත කළ හැකි දොරටු සහ ගේට්ටු අතර වැඩසටහන්ගත කළ හැකි අන්තර් සම්බන්ධතා, නව තාක්ෂණයේ සහ වෙළඳපොළේ ආරම්භය විය.[6]XC2064 හි වින්‍යාසගත කළ හැකි තාර්කික බ්ලොක් (CLBs) 64ක් තිබී ඇත.සෙවීම් වගු(LUTs).[7]
1987 දී, දනාවික මතුපිට යුද මධ්යස්ථානයප්‍රතිසංවිධානය කළ හැකි ගේට්ටු 600,000 ක් ක්රියාත්මක කළ හැකි පරිගණකයක් සංවර්ධනය කිරීම සඳහා ස්ටීව් කැසෙල්මන් විසින් යෝජනා කරන ලද අත්හදා බැලීමක් සඳහා අරමුදල් සපයන ලදී.කැසෙල්මන් සාර්ථක වූ අතර පද්ධතියට අදාළ පේටන්ට් බලපත්‍රයක් 1992 දී නිකුත් කරන ලදී.[3]
Altera සහ Xilinx අඛණ්ඩව අභියෝගයකින් තොරව 1985 සිට 1990 ගණන්වල මැද භාගය දක්වා වේගයෙන් වර්ධනය වූ අතර තරඟකරුවන් පැළ වූ විට ඔවුන්ගේ වෙළඳපල කොටසෙහි සැලකිය යුතු කොටසක් ඛාදනය විය.1993 වන විට, Actel (දැන්මයික්රොසෙමි) වෙළඳපොලෙන් සියයට 18 ක් පමණ සේවය කරමින් සිටියේය.[6]
1990 දශකය FPGAs සඳහා ශීඝ්‍ර වර්ධනයක් ඇති වූ කාල පරිච්ඡේදයක් වූ අතර, එය පරිපථ සංකීර්ණත්වය සහ නිෂ්පාදන පරිමාව යන දෙඅංශයෙන්ම විය.1990 ගණන්වල මුල් භාගයේදී, FPGAs මූලික වශයෙන් භාවිතා කරන ලදීවිදුලි සංදේශසහජාලකරණය.දශකයේ අවසානය වන විට, FPGAs පාරිභෝගික, මෝටර් රථ සහ කාර්මික යෙදුම් වෙත ඔවුන්ගේ මාර්ගය සොයා ගත්හ.[8]
2013 වන විට Altera (සියයට 31), Actel (සියයට 10) සහ Xilinx (සියයට 36) එක්ව FPGA වෙළෙඳපොළෙන් දළ වශයෙන් සියයට 77ක් නියෝජනය කළහ.[9]
මයික්‍රොසොෆ්ට් වැනි සමාගම් ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත, පරිගණකමය වශයෙන් දැඩි පද්ධති වේගවත් කිරීම සඳහා FPGAs භාවිතා කිරීමට පටන් ගෙන ඇත (වැනිදත්ත මධ්යස්ථානඔවුන්ගේ ක්රියාත්මක වන බවBing සෙවුම් යන්ත්‍රය), නිසාවොට් එකකට කාර්ය සාධනයවාසිය FPGAs ලබා දෙයි.[10]මයික්‍රොසොෆ්ට් FPGAs භාවිතා කිරීමට පටන් ගත්තේයවේගවත් කරන්න2014 දී Bing, සහ 2018 දී FPGAs වෙනත් දත්ත මධ්‍යස්ථාන කාර්ය භාරයන් හරහා ඔවුන්ගේ සඳහා යෙදවීමට පටන් ගත්තේය.Azure Cloud computingවේදිකාව.[11]
පහත කාලරේඛා මගින් FPGA නිර්මාණයේ විවිධ පැතිවල ප්‍රගතිය පෙන්නුම් කරයි:
ගේට්ටු
- 1987: ගේට්ටු 9,000, Xilinx[6]
- 1992: 600,000, නාවික මතුපිට යුධ දෙපාර්තමේන්තුව[3]
- 2000 ගණන්වල මුල්: මිලියන[8]
- 2013: මිලියන 50, Xilinx[12]
වෙළඳපල ප්රමාණය
- 1985: පළමු වාණිජ FPGA : Xilinx XC2064[5][6]
- 1987: ඩොලර් මිලියන 14[6]
- c.1993: >$385 මිලියන[6][අසාර්ථක සත්යාපනය]
- 2005: ඩොලර් බිලියන 1.9[13]
- 2010 ඇස්තමේන්තු: ඩොලර් බිලියන 2.75[13]
- 2013: ඩොලර් බිලියන 5.4[14]
- 2020 ඇස්තමේන්තුව: ඩොලර් බිලියන 9.8[14]
නිර්මාණය ආරම්භ වේ
ඒනිර්මාණ ආරම්භයFPGA මත ක්රියාත්මක කිරීම සඳහා නව අභිරුචි නිර්මාණයකි.
නිර්මාණ[සංස්කරණය කරන්න]
සමකාලීන FPGA වලට විශාල සම්පත් ඇතතර්ක දොරටුසහ සංකීර්ණ ඩිජිටල් ගණනය කිරීම් ක්රියාත්මක කිරීමට RAM අවහිර කරයි.FPGA සැලසුම් ලෙස ඉතා වේගවත් I/O අනුපාත සහ ද්විපාර්ශ්වික දත්ත භාවිතා කරයිබස්, ස්ථාපන කාලය සහ රඳවා ගැනීමේ කාලය තුළ වලංගු දත්තවල නිවැරදි වේලාව සත්යාපනය කිරීම අභියෝගයක් බවට පත් වේ.
බිම සැලසුම් කිරීමමෙම කාල සීමාවන් සපුරාලීම සඳහා FPGAs තුළ සම්පත් වෙන් කිරීම සක්‍රීය කරයි.FPGAs ඕනෑම තාර්කික ශ්‍රිතයක් ක්රියාත්මක කිරීමට භාවිතා කළ හැකASICඉටු කළ හැකිය.නැව්ගත කිරීමෙන් පසු ක්‍රියාකාරීත්වය යාවත්කාලීන කිරීමේ හැකියාව,අර්ධ නැවත සකස් කිරීමනිර්මාණයේ කොටසක[17]සහ ASIC සැලසුමකට සාපේක්ෂව අඩු පුනරාවර්තන නොවන ඉංජිනේරු පිරිවැය (සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ ඒකක පිරිවැය නොතකා), බොහෝ යෙදුම් සඳහා වාසි ලබා දෙයි.[1]
සමහර FPGA වලට ඩිජිටල් ක්‍රියාකාරීත්වයට අමතරව ඇනලොග් විශේෂාංග ඇත.වඩාත් පොදු ඇනලොග් ලක්ෂණය වන්නේ වැඩසටහන්ගත කළ හැකි යමැරුම් අනුපාතයඑක් එක් ප්‍රතිදාන පින් මත, ඉංජිනේරුවරයාට සැහැල්ලුවෙන් පටවන ලද අල්ෙපෙනති මත අඩු ගාස්තු සැකසීමට ඉඩ සලසයි.මුද්දහෝයුවළක්පිළිගත නොහැකි ලෙස, සහ වෙනත් ආකාරයකින් ඉතා සෙමින් ධාවනය වන අධිවේගී නාලිකා මත අධික ලෙස පටවා ඇති අල්ෙපෙනති සඳහා ඉහළ ගාස්තු සැකසීම.[18][19]ක්වාර්ට්ස් ද පොදු වේ.ස්ඵටික ඔස්කිලේටර්, on-chip ප්රතිරෝධය-ධාරිතා දෝලනය, සහඅදියර-අගුලු දැමූ ලූපකාවැද්දූ සමගවෝල්ටීයතා පාලිත ඔස්කිලේටර්ඔරලෝසු උත්පාදනය සහ කළමනාකරණය සඳහා මෙන්ම අධිවේගී serializer-deserializer (SERDES) සම්ප්‍රේෂණ ඔරලෝසු සහ ග්‍රාහක ඔරලෝසු ප්‍රතිසාධනය සඳහා භාවිතා වේ.තරමක් පොදු අවකලනය වේසංසන්දනය කරන්නන්සම්බන්ධ කිරීමට නිර්මාණය කර ඇති ආදාන පින් මතඅවකල සංඥානාලිකා.කිහිපයක් "මිශ්ර සංඥාFPGAs" ඒකාබද්ධ පර්යන්ත ඇතඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක(ADCs) සහඩිජිටල්-ඇනලොග් පරිවර්තක(DACs) ඇනලොග් සිග්නල් කන්ඩිෂනර් බ්ලොක් සහිත ඒවා a ලෙස ක්රියා කිරීමට ඉඩ සලසයිsystem-on-a-chip(SoC).[20]එවැනි උපාංග FPGA අතර රේඛාව බොඳ කරයි, එය ඩිජිටල් ඒවා සහ එහි අභ්‍යන්තර වැඩසටහන්ගත කළ හැකි අන්තර් සම්බන්ධිත රෙදි මත ශුන්‍ය දරයි, සහක්ෂේත්‍ර-ක්‍රමලේඛනය කළ හැකි ප්‍රතිසම අරාව(FPAA), එහි අභ්‍යන්තර වැඩසටහන්ගත කළ හැකි අන්තර් සම්බන්ධිත රෙදිපිළි මත ප්‍රතිසම අගයන් දරයි.
තාර්කික අවහිර කිරීම්[සංස්කරණය කරන්න]
ප්‍රධාන ලිපිය:ලොජික් බ්ලොක්
තාර්කික සෛලයක සරල උදාහරණ නිදර්ශනය (LUT -සෙවීම් වගුව, එෆ්ඒ -සම්පූර්ණ එකතු කරන්නා, DFF -D-type flip-flop)
වඩාත් පොදු FPGA ගෘහනිර්මාණ ශිල්පය අරාවකින් සමන්විත වේlogic blocks(වින්‍යාසගත කළ හැකි තාර්කික බ්ලොක්, CLBs, හෝ logic array blocks, LABs, විකුණුම්කරු මත පදනම්ව)I/O පෑඩ්, සහ මාර්ගගත නාලිකා.[1]සාමාන්‍යයෙන්, සියලුම මාර්ගගත නාලිකා එකම පළල (වයර් ගණන) ඇත.බහු I/O පෑඩ් එක පේළියක උසට හෝ අරාවේ එක් තීරුවක පළලට ගැලපේ.
“යෙදුම් පරිපථයක් ප්‍රමාණවත් සම්පත් සහිත FPGA එකකට සිතියම්ගත කළ යුතුය.අවශ්ය CLBs/LABs සහ I/Os සංඛ්‍යාව සැලසුමෙන් පහසුවෙන් තීරණය කළ හැකි අතර, එකම තර්ක ප්රමාණය සහිත නිර්මාණ අතර පවා අවශ්ය මාර්ගගත මාර්ග ගණන සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් විය හැක.(උදාහරණයක් ලෙස, aහරස් තීරු ස්විචයa ට වඩා බොහෝ මාර්ගගත කිරීම අවශ්ය වේසිස්ටලික් අරාවඑකම ගේට්ටු ගණන සමඟ.භාවිතයට නොගත් රවුටින් පීලි කිසිදු ප්‍රතිලාභයක් ලබා නොදී කොටසේ පිරිවැය වැඩි කරන (සහ කාර්ය සාධනය අඩු කරන) බැවින්, FPGA නිෂ්පාදකයින් ප්‍රමාණවත් තරම් ධාවන පථ සැපයීමට උත්සාහ කරන අතර එමඟින් බොහෝ මෝස්තරවලට ගැලපෙන පරිදි ගැලපේ.සෙවීම් වගු(LUTs) සහ I/Os විය හැකමාර්ගගත කර ඇත.ව්යුත්පන්න කරන ලද ඒවා වැනි ඇස්තමේන්තු මගින් මෙය තීරණය වේකුලී නීතියනැතහොත් පවතින නිර්මාණ සමඟ අත්හදා බැලීම් මගින්”[21]2018 වන විට,ජාලය-මත-චිපමාර්ගගත කිරීම සහ අන්තර් සම්බන්ධතාව සඳහා ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය සංවර්ධනය වෙමින් පවතී.[උපුටා ගැනීම අවශ්ය වේ]
සාමාන්‍යයෙන්, තාර්කික බ්ලොක් එකක් තාර්කික සෛල කිහිපයකින් සමන්විත වේ (ALM, LE, slice ආදී ලෙස හැඳින්වේ).සාමාන්ය සෛලයක් 4-ආදාන LUT වලින් සමන්විත වේ, aසම්පූර්ණ එකතු කරන්නා(FA) සහ ඒD-type flip-flop.මේවා 3-ආදාන LUT දෙකකට බෙදිය හැක.තුලසාමාන්ය මාදිලියඒවා පළමු එක හරහා 4-ආදාන LUT බවට ඒකාබද්ධ කෙරේමල්ටිප්ලෙක්සර්(mux).තුලඅංක ගණිතයමාදිලිය, ඒවායේ ප්රතිදානයන් එකතු කරන්නා වෙත පෝෂණය වේ.මාදිලිය තෝරාගැනීම දෙවන mux වෙත වැඩසටහන්ගත කර ඇත.ප්‍රතිදානය එක්කෝ විය හැකසමමුහුර්තහෝඅසමමිතික, තුන්වන mux හි වැඩසටහන්කරණය මත පදනම්ව.ප්රායෝගිකව, එකතු කරන්නාගේ සම්පූර්ණ හෝ කොටස් වේකාර්යයන් ලෙස ගබඩා කර ඇතසුරැකීම සඳහා LUTs වෙතඅවකාශය.[22][23][24]
දෘඪ කුට්ටි[සංස්කරණය කරන්න]
නවීන FPGA පවුල් සිලිකන් තුළ සවි කර ඇති ඉහළ මට්ටමේ ක්‍රියාකාරීත්වය ඇතුළත් කිරීමට ඉහත හැකියාවන් මත පුළුල් කරයි.මෙම පොදු ශ්‍රිතයන් පරිපථයේ තැන්පත් කර තිබීමෙන් අවශ්ය ප්‍රදේශය අඩු වන අතර එම කාර්යයන් තාර්කික ප්‍රාථමික වලින් ගොඩනැගීමට සාපේක්ෂව වැඩි වේගයක් ලබා දෙයි.මේවාට උදාහරණ ඇතුළත් වේගුණ කරන්නන්, සාමාන්යDSP අවහිර කරයි,කාවැද්දූ ප්රොසෙසර, අධිවේගී I/O තර්කනය සහ කාවැද්දූමතකයන්.
ඉහළ මට්ටමේ FPGA වල අධික වේගය අඩංගු විය හැකබහු-ගිගාබිට් සම්ප්‍රේෂකසහදෘඪ IP coresආදිප්රොසෙසර් කෝර්,ඊතර්නෙට් මධ්යම ප්රවේශ පාලන ඒකක,PCI/PCI Expressපාලක, සහ බාහිර මතක පාලක.මෙම හරය ක්‍රමලේඛනය කළ හැකි රෙදි සමග පවතින නමුත් ඒවා ගොඩනගා ඇතට්රාන්සිස්ටරLUTs වෙනුවට ඔවුන්ට ASIC මට්ටම ඇතකාර්ය සාධනයසහබලශක්ති පරිභෝජනයරෙදි සම්පත් සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයක් පරිභෝජනය නොකර, යෙදුම්-විශේෂිත තර්කනය සඳහා රෙදි වැඩිපුර ඉතිරි කරයි.බහු-ගිගාබිට් සම්ප්‍රේෂකවල ඉහළ ක්රියාකාරී ඇනලොග් ආදාන සහ ප්‍රතිදාන පරිපථ සහ අධිවේගී අනුක්‍රමික සහ ඩීරියලයිසර්, LUT වලින් සෑදිය නොහැකි සංරචක අඩංගු වේ.වැනි ඉහළ මට්ටමේ භෞතික ස්ථරය (PHY) ක්‍රියාකාරීත්වයරේඛා කේතීකරණයFPGA මත පදනම්ව, දෘඪ තාර්කිකයෙහි අනුක්‍රමික සහ deserializers සමඟ ක්රියාත්මක කිරීමට හෝ නොවීමට ඉඩ ඇත.
