Gate array - studopediya
Az első mintákat gate array (FPGA) megjelent 1975-ben D. Mint azt a végrehajtási nagy teljesítményű számítógépek egyedi áramkörök nélkül chipek a kis és közepes szintű integráció. Fejlesztési BMK végezhetnek, és nem jellemző a gép a BIS.
Az ára tervezése LSI / VLSI magas, eléri tíz vagy akár több száz millió dollárt. Ezért a termelés az ilyen chipek lesz nyereséges, ha kellően nagy mennyiségű fogyasztásuk. A jó megoldást találtak a módját LSI fejlesztés, amelynek működése lehet szabni, hogy foglalkozzon egy adott problémát a végső szakaszában a gyártás. Ebben a félkész termékek előállítása nagy mennyiségben anélkül, hogy egy specifikus ügyfél. Ilyen LSI / VLSI nevű semicustom.
Basis BMK első generációs - egy sor szabályosan elrendezett alap sejtek egy chip (NET), amelyek között vannak szabad területek létrehozása csatlakozások - csatornákat. Ez az architektúra csatornának hívjuk. Base sejt belső tartományban elfoglalt BMK, ahol azok sorokba és oszlopokba tartalmaznak egy csoport neskommutirovannyh áramköri elemek (tranzisztorok, ellenállások, és így tovább. P.). A perifériás régiójában a kristálynak az I / O-sejt, egy sor áramköri elemek, amelyek középpontjában a megvalósítása BMA csatlakoznak a külső áramkörök.
Így a BMC a munkadarab, amely átalakítható a kívánt áramkört, elvégezve a szükséges csatlakozásokat.
Első BMK (gyártó Amdahl Corp. USA) végeztük poskhemotehnike ECL, melyek a teljes gyártási folyamat magában foglalja a műveletek 13 fotómaszkok. Ennek megfelelően, az idő és a költségek tervezése nyert 3-5-szor kisebb, mint a teljesen egyedi LSI / VLSI. Díjcsökkentés - .. Nem optimális eredményeket, így azok egyes elemek túlzott, a relatív pozíciója elemek és azok vegyületei nem optimális.
Az ipari termelés BMK erősen fejlesztik, mivel a korai 80-es években a múlt században. Használt CMOS technológiával, STTL, ECL és mások. Jelenleg az integráció szintjének BMC elérte tízmillió kapuk egy chip.
Tervezésekor FPGA keresik a legjobb módja annak, hogy egyensúlyt a számát bázis sejtek, nyomokban forrásokat a kristály és a szám a párna csatlakozó külső terminál. A modern FPGA is eltarthat akár 500 ... 1000 külső terminál.
A leírásban a BMC, a következő alapvető fogalmak és meghatározások:
- bázis sejt (NET), mint egy bizonyos meghatározott áramköri elemek, szabályosan ismétlődő egy meghatározott területen a kristály. Base BMC belső tartományában a sejt mátrix elemzi kiindulási sejtek (MBYA), a perifériás terület a sejt - sejt perifériás bázis (NSR). Két módszer a szervezet BMK sejtek:
1) az egyik komponens MBYA logikai elem lehet kialakítva, és megvalósítása bonyolultabb funkciókat által használt több cella;
2) A komponenseket a MBYA képezhető bármely funkcionális egység, és az összetétele a cella komponensek határozzák meg a legösszetettebb áramkör csomópontot.
- a funkcionális sejt (FYA) - funkcionálisan komplett rajz által megvalósított kapcsolatot a komponensek egy vagy több NET.
- FYA Könyvtár - egy sor FYA tervezésénél használnak áramköröket BMK (MABIS).
BMC opciókat lehet négy csoportba oszthatók:
- alkalmassága (száma egyenértékű kapuk, NET típusát, számát és MBYA YU összetétele FYA könyvtárak, stb ...);
- elektromos paraméterek (feszültségszinteket kódolás log. jelek, tápfeszültség, teljesítmény értékeket, jel terjedési késleltetés, a maximális kapcsolási frekvencia és m. n.)
- Szerkezeti és technológiai (test típusa, száma csapok száma, metallizáció szinten, chip területen, stb.)
Egy olyan világban készült BMK tízmillió egyenértékű kapuk, amelyek késedelmet kevesebb mint 0,1 ... 0,2 ns.
Előállítása BMA lehet osztani a következő hét lépés kibővült:
- Az eredeti projekt leírását;
- adatbázis fejlesztése és végzés kártya;
- szimuláció és ellenőrzés;
- tervezés elrendezése és ellenőrzése;
- prototípus.
A vágy, hogy automatizálják a folyamatot a projekt fejlesztése vezetett a megjelenése különleges programozási nyelvek BMK. Közülük a legnépszerűbb nyelv Verilog hardver leíró nyelv (VHDL).
Között VLSI BMC most a leggyakoribb chip programozható logikai által biztosított Xilinx, Altera, Actel.
4.4. LSI / VLSI struktúrák programozható (CPLD, FPGA, vegyes szerkezet)
Mikrocsipek PML és a BMK kezdeményezte a két fő ága a további fejlesztése a logikai áramkörök programozható szerkezetek. A folytatása vonal PML acél LSI / VLSI komplex programozható logikai eszköz CPLD, és kiterjesztése vonalak BMK - felhasználói FPGA programozható kapuáramkört. A vágy, hogy előnyeit egyesíti a két vonal vezetett létrehozását LSI / VLSI vegyes architektúrát, amely nem termelt közönséges neve, a cég Altera, amely megjelent az első ilyen program, az úgynevezett őket FLEX (Flexible logikai elem Mátrix). A komplexitás ilyen chipek megfelel egy egész rendszert.
A fejlesztés az integrált áramkörök programozható szerkezet (ISP) jelenleg részt több tucat vállalat, köztük a vezető Xilinx, Altera, Acctel, Atmel, utak, közlekedés Semiconductor.
Terjedelme FPGA nagyon széles, építhetők nem csak az egyes blokkok rendszerek, hanem az egész rendszer, beleértve a processzor és a memória.
Besorolás típusú FPGA programozható elemek ábrán látható. 4.4.
Ábra 4.4. Besorolás típusú FPGA programozható elemek
A korszerű FPGA jellemzi a következő típusú programozható gombok:
- jumper típusú antifuze;
- tranzisztorok egy úszó kapu (LIZMOP);
- Kulcs MOSFET szabályozott kiváltja memória-konfiguráció (memória, „árnyék”).
Programozás antifuze jumper egyedülálló. Modern hidak (gyártó QuickLogic és Actel) magas minőségű. Jumper van kialakítva egy háromrétegű dielektromos váltakozó réteg „-oxid-nitrid-oxid” között elhelyezett vezetőképes és diffúziós polikremneevoy gumik. Ezért az ilyen építési néha ONO (Oxid-Nitrid-Oxid). Programozási feszültség impulzus megtöri a jumper, és létrehoz egy vezető csatorna között poliszilícium elektródákat.
Elements EPROM, EEPROM, és a flash memória használják integrált áramkörök újraprogramozható szerkezettel. Tárolt információ a konfigurációs memória törölhető az ultraibolya sugárzás vagy elektromos impulzusok. Jelenleg chips UV törlés gyakorlatilag előállított köszönhetően a magas költségek a ház, egy átlátszó ablak, de az eszközök gyártott egy egységes programozási (OTP) által ugyanaz a technológia, de a szokásos helyzet.
A domináns pozícióját a piacon, az integrált áramköri struktúrában foglalnak újraprogramozható FPGA ravaszt konfigurációs memória. Egyszerűsített diagramja, az elektronikus kulcs kell használni ilyen áramkör ábrán látható. 4.5.
Ábra 4.5. Az egyszerűsített diagram az elektronikus kulcs FPGA kiváltó memória
A kulcs tranzisztor VT2 zárja és nyitja AB szakaszt állapotától függően a flip-flop, amelynek a kimenete össze van kötve a kapu tranzisztor VT2. Ha a programozás a mintában sor kerül forgalomba magas potenciál, és a tranzisztor
VT1 megnyílik. Olvasási / írási vonal jelet létrehozó kiváltó feltétel a naplóban. "0" vagy "1". A működési mód, VT1 van zárva, és a ravaszt változatlan marad állapotban. T. To. A kiváltó memória egy nagy sebességre van szükség, úgy tervezték okokból tömörség és a maximális stabilitást. Az első ilyen rendszert használta Xilinx. Töltse le a szükséges adatokat a konfigurációs memória az FPGA programozásához feladatok végrehajtása. Ez a folyamat többször (korlátlan számú alkalommal) minden hatalom. Kiváltja memória eloszlik a kristályt. A kulcs lehet nevezni egy programozható tranzisztoros pont TCP kapcsolatot.
Értékelést megközelítések az építési újraprogramozható logikai tovább vezetett a megjelenése több összetett termékek, mint például a komplex programozható logigicheskie eszköz (CPLD) és egy mező programozható kapu (FPGA). Ezek az eszközök összetettebb funkciókat hajtanak végre és állnak a funkcionálisan teljes logikai blokkok, beleértve a memóriát. Ezeket úgy tervezték, hogy megfeleljen a kihívásoknak a kezelésére és feldolgozására jeleket. Útvonal LSI / VLSI és újraprogramozható struktúrák továbbra is gyors fejlődésnek abban a pillanatban. Ebben a kritikus tervezési automatizálása komplex digitális és analóg eszközök. Ez obstoyalstvu tartozom a megjelenése korszerű hardver leíró nyelvek (HDL), amelynek célja végső soron, hogy kódolja a fenti TCP. Ilyen alacsony szintű nyelven lehet nyelvek PLDASM (Intel), AHDL (Altera), BAL (Xilinx). Az ismert magas szintű nyelvek VHDL és Verilog.