94542

Вентильные матрицы, программируемые пользователем (FPGA): общая структура, виды функциональных блоков, матрица межсоединений, блоки ввода-вывода

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Микросхемы программируемых пользователями вентильных матриц FPGA Field Programmable Gate Arrays в своей основе состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков ЛБ расположенных по строкам и столбцам в виде матрицы и трассировочных ресурсов обеспечивающих их межсоединения.

Русский

2015-09-14

14.54 KB

0 чел.

Вентильные матрицы, программируемые пользователем (FPGA): общая структура, виды функциональных блоков, матрица межсоединений, блоки ввода/вывода.Микросхемы программируемых пользователями вентильных матриц FPGA (Field Programmable Gate Arrays) в своей основе состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков (ЛБ), расположенных по строкам и столбцам в виде матрицы, и трассировочных ресурсов, обеспечивающих их межсоединения. В архитектуре FPGA явно прослеживается большое сходство с архитектурой MPGA. Разница в том, что FPGA, поступающая в распоряжение потребителя, имеет уже готовые, стандартные, хотя и не запрограммированные, трассировочные ресурсы, не зависящие от конкретного потребителя. Получение конкретного проекта на базе FPGA, как и на основе других ПЛИС, реализуется воздействием на программируемые межсо­единения, в ходе которого обеспечивается замкнутое состояние одних участков и разомкнутое — других. Обращаться к изготовителю FPGA при этом не требуется. Архитектуры FPGA разрабатываются фирмами Xilinx, Actel, Altera, Atmel, Age re Systems (ранее Lucent Technologies), QuickLogic и др. Типовая схема программируемой интегральной микросхемы FPGA состоит из трех видов блоков: логические блоки, блоки ввода-вывода, предназначенные для обмена сигналами через внешние выводы микросхемы и программируемые электронные ключи, предназначенные для создания соединений между внутренними блоками микросхемы FPGA. Логические блоки размещаются в узлах решетки вертикальных и горизонтальных шин проводников. Благодаря возможности соединения проводников при помощи электронных ключей друг с другом, можно создавать нужные нам соединения между логическими блоками. Соединения осуществляемые электронными ключами можно программировать, замыкая и размыкая эти ключи. Матрица соединений хранится в ПЗУ конфигурации и может быть изменена при программировании ПЛИС. Блоки ключей, замыкающие проводники соединительных шин FPGA между собой, обозначены на рисунке 1 квадратами серого цвета. Соединение внутренней цифровой схемы с блоками ввода-вывода также программируется электронными ключами. У различных микросхем FPGA реальное число программируемых внутренних соединений значительно отличается. Это определяет насколько полно может быть использованы внутренние ресурсы микросхемы и может оказать влияние на предельное быстродействие разработанного цифрового устройства. Эти особенности необходимо учитывать в процессе проектирования цифрового устройства при выборе фирмы-изготовителя и конкретных микросхем FPGA, предназначенных для реализации этого устройства. Особенностью структуры FPGA является то, что каждый логический блок обычно имеет небольшое число входов и один выход. Это позволяет более полно использовать внутренние ресурсы микросхемы. Типичный логический блок строится на основе ПЗУ, в ячейках которого записана таблица истинности комбинационной схемы. Подобный блок ПЗУ обычно называется LUT (Look Up Table). Каждая ячейка способна хранить значение одной строки таблицы истинности, логический '0' или '1'. Размер LUT определяется числом входов, которое изменяется в зависимости от типа выбранной микросхемы и фирмы-производителя. В качестве примера на рисунке 2 показано внутреннее устройство небольшого LUT ПЗУ с тремя входами x1, x2, x3, и одним выходом f. Крестиками обозначены электронные ключи, включенные между источником питания и входом мультиплексора.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13624. Архитектура - тоже летопись мира: она говорит тогда, когда уже молчат и песни, и предания, и когда уже ничто не говорит о погибшем народе 14.89 KB
  Архитектура тоже летопись мира: она говорит тогда когда уже молчат и песни и предания и когда уже ничто не говорит о погибшем народе Н. В. Гоголь Автор данного высказывания хотел сказать что письменные источники могут сгореть песни умереть вместе с народом а со
13625. Дуглас Ф. Без борьбы нет прогресса 13.86 KB
  Без борьбы нет прогресса Ф. Дуглас В основе существования вселенной лежит принцип конфликта именно он заставляет изменяться мир вокруг заставляет его существовать гореть и потухать поэтому главным источником существования был огонь. Миру всегда присуща критическа...
13626. Вам не удастся никогда создать мудрецов, если будете убивать в детях шалунов 14.21 KB
  Вам не удастся никогда создать мудрецов если будете убивать в детях шалунов.Ж.Ж. РуссоЯ думаю что автор хотел указать значение игровой деятельности в жизни человека отметить что игра в жизни человека занимает важное место. В процессе игровой деятельности человек мо
13627. Искусство - диалог, в котором собеседник молчит 14.23 KB
  Искусство диалог в котором собеседник молчит. Г.Ландау В данном выражении имеется сочетание искусство диалог. Диалог является одной из форм общения Таким образом получается что искусство это общение. То есть автор хотел указать что произведения искусства на
13628. История сама по себе не может заставить человека совершить грязное дело 15.68 KB
  История сама по себе не может заставить человека совершить грязное дело П.Сартр категория Философия.Огромный простор для размышлений открывает высказывание П.Сартра о роли человека в формировании истории а также истории в формировании человека. Существуют ли зак
13629. Каждый великий успех науки имеет своим истоком великую дерзость воображения 13.85 KB
  Каждый великий успех науки имеет своим истоком великую дерзость воображения. Д. Дьюи. Вначале дадим определение науки. Наука это систематизированные взгляды на окружающий мир воспроизводящие его существенные стороны в абстрактно-логической форме и основанные на науч...
13630. Вольтер. Как значимы эмоции и чувства! Это ветры, надувающие паруса корабля. Они его иногда топят, но без них он не может существовать 14.7 KB
  Как значимы эмоции и чувства Это ветры надувающие паруса корабля. Они его иногда топят но без них он не может существовать Вольтер По моему мнению высказывание Вольтера известного поэта и философа о том что эмоции и чувства играют немаловажную роль в жизни человека...
13631. Культура - лишь тоненькая яблочная кожура над раскаленным хаосом 14.08 KB
  Культура лишь тоненькая яблочная кожура над раскаленным хаосом.Ф. НицшеЯ глубоко не согласен с данным высказыванием немецкого философа XIX века Ф. Ницше. Данное высказывание принижает значение культуры для человечества. По Ницше инстинктивное бессознательное в челов...
13632. Наука не сводится к сумме фактов, как здание не сводится к груде камней 16.16 KB
  Наука не сводится к сумме фактов как здание не сводится к груде камней.А. ПуанкареНаука является одной из форм духовной культуры. Увеличение дальнейшее совершенствование научных знаний во многом определяет развитие материального производства социальноэкономическ...