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

7766. Воспитание учащихся в духе ненасилия и мира 99.5 KB
  Воспитание учащихся в духе ненасилия и мира. Сущность концепции культуры мира. Педагогика мира В последние десятилетия обострились глобальные проблемы человечества, связанных с мирным сосуществованием народов планеты, экологией, демографичес...
7767. Гражданское образование школьников 92 KB
  Гражданское образование школьников. Сущность гражданского образования и модели его реализации в учебно-воспитательном процессе школы. Гражданин - это одна из основных социальных ролей человека, которая охватывает широкую сферу социальных отно...
7768. Профессиональная педагогическая деятельность: сущность, структура, особенности 90.5 KB
  Профессиональная педагогическая деятельность: сущность, структура, особенности. Требования к личности учителя и структуре педагогической деятельности В условиях реформирования высшей и средней школы, при которых вариативность и дифференциаци...
7769. Педагогика. Краткий терминологический словарь 52 KB
  Краткий терминологический словарь Активные методы обучения - это методы обучения, основанные на самостоятельной творческой деятельности учащихся по разрешению задач и ситуаций. Активные методы обучения повышают степень мотивации и эм...
7770. Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов 87 KB
  Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов. Цель: Закрепить знания о состояниях тел. Задачи: Рассмотреть свойства твёрдых тел, жидкостей и газов. Сформировать представления о деформации, упругости, пластичности. Ход урока. Орган...
7771. Аналіз статті. Дубовик С.Г. Мовний етикет у професійній культурі педагога 36 KB
  Аналіз статті. Дубовик С.Г. Мовний етикет у професійній культурі педагога Перебудова вищої школи передбачає виведення вищої освіти на світовий рівень, а тому розглядає багато проблем, серед яких важливе місце належить проблемі формування висококвалі...
7772. Аналіз статті: Трохимець О.І. Розвиток вищої освіти України в умовах глобалізації 16.58 KB
  Аналіз статті: Трохимець О.І.Розвиток вищої освіти України в умовах глобалізації Сучасний етап розвитку світової і вітчизняної економіки передбачає створення суспільства, що базується на знаннях, де соціальне й економічне благополуччя країни в...
7773. Загальні основи педагогіки вищої школи. організація педагогічного процесу та зміст освіти у вищій школі 533 KB
  Загальні основи педагогіки вищої школи. організація педагогічного процесу та зміст освіти у вищій школі Тема 1. Загальні основи педагогіки вищої школи. система вищої освіти в Україні і закордонні План вивчення теми: Предмет...
7774. Воспитание в Древнем мире. Спарта и Афины 30 KB
  Воспитание в Древнем мире. Спарта и Афины. Обучение и воспитание в Афинах. Утвердить законом тот факт, что ребенка обязаны обучать родители, в Афинах не догадались. Собственного говоря - этого и не требовалось. Общественное мнение, неписанные законы...