Design Of A Digital Multi

FPGA (Field-programmable gate array) là một mạch tích hợp bao gồm các khối phần cứng bên phía trong với những kết nối liên kết gồm thể lập trình mang lại người dùng để tùy chỉnh hoạt động mang đến một ứng dụng cụ thể. Trong bài viết này, mời bạn hãy cùng neftekumsk.com search hiểu xem FPGA là gì, nguyên lý hoạt động thế nào với ứng dụng của FPGA.

Bạn đang xem: Design of a digital multi

*

I. FPGA là gì?

Field-programmable gate array (FPGA) là một mạch tích hợp bao gồm những khối phần cứng phía bên trong với những kết nối liên kết tất cả thể lập trình đến người sử dụng để tùy chỉnh hoạt động đến một ứng dụng cụ thể. Các kết nối liên kết có thể dễ dàng được lập trình lại, được cho phép FPGA đam mê ứng với những chũm đổi đối với thiết kế hoặc thậm chí hỗ trợ một ứng dụng mới trong suốt thời gian hoạt động của bộ phận.

FPGA gồm nguồn gốc từ những thiết bị trước đó như bộ nhớ chỉ đọc tất cả thể lập trình (PROM) cùng thiết bị súc tích có thể lập trình (PLD). Các thiết bị này còn có thể được lập trình tại nhà máy sản xuất hoặc tại hiện trường, nhưng chúng sử dụng công nghệ cầu chì (do đó, cụm từ “đốt một PROM”) với ko thể cầm cố đổi sau thời điểm được lập trình. Ngược lại, FPGA lưu trữ công bố cấu hình của nó vào một phương tiện tất cả thể lập trình lại như RAM tĩnh (SRAM) hoặc bộ nhớ flash. Các công ty sản xuất FPGA bao gồm Hãng Intel, Xilinx, Lattice Semiconductor, Microchip Technology với Microsengươi.

II. Kiến trúc FPGA.

*

Kiến trúc FPGA đúng đắn có sự không giống biệt giữa những nhà sản xuất. Ở đây, Shop chúng tôi trình bày một cấu trúc FPGA thông thường chứa những phần tử sau:

Khối I / O có thể lập trình: Chúng kết nối các khối ngắn gọn xúc tích với các thành phần bên phía ngoài trải qua những chân giao diện.Tài nguyên ổn kết nối tất cả thể lập trình: Chúng là những kết nối điện gồm thể lập trình (được đặt sẵn theo chiều dọc với chiều ngang) cung cấp đường dẫn định tuyến cho những khối lô ghích gồm thể lập trình được. Các đường dẫn định tuyến chứa những đoạn dây có độ lâu năm không giống nhau có thể được kết nối với nhau trải qua những công tắc lập trình điện. Mật độ FPGA phụ thuộc vào số lượng phân đoạn được sử dụng cho các đường dẫn định tuyến.

III. Nguyên lý hoạt động của FPGA.

FPGA bao gồm những mô-đun lô ghích được kết nối bằng những kênh định tuyến. Mỗi mô-đun được tạo thành từ một bảng tra cứu gồm thể lập trình được sử dụng để kiểm thẩm tra những phần tử nhưng mà mỗi ô bao gồm với để thực hiện các chức năng lô ghích của những phần tử tạo đề xuất ô. Ngoài bảng tra cứu, mỗi ô chứa các bộ cộng xếp tầng chất nhận được thực hiện việc bổ sung. Phxay trừ cũng bao gồm thể được thực hiện bằng bí quyết nạm đổi các trạng thái súc tích của đầu vào. Bên cạnh đó, còn có các tkhô giòn ghi (phần tử xúc tích và ngắn gọn được sử dụng để thực hiện các chức năng bộ nhớ đơn giản nhất) cùng bộ ghép kênh (phần tử chuyển mạch).

FPGA cũng gồm thể bao gồm những bộ nhớ động cùng tĩnh bên trên chip, tùy thuộc vào kiểu sản phẩm công nghệ cụ thể của nhà sản xuất. Hình như, vào FPGA, bạn gồm thể kiếm tìm thấy những thành phần sẵn sàng, chẳng hạn như lõi CPU, bộ điều khiển bộ nhớ, bộ điều khiển USB hoặc thẻ mạng. Các thành phần này phổ biến đến mức ko cần phải triển knhì chúng trong cấu trúc FPGA. Ttuyệt vào đó, bạn gồm thể sử dụng một thành phần đã được sản xuất sẵn.

Xem thêm: Đinh Tỵ Mệnh Gì ? Hợp Màu Nào, Hướng Nào ? 1977 Mệnh Gì

IV. Các loại FPGA.

Kiến trúc định tuyến ảnh hưởng đến mật độ cùng hiệu suất của FPGA. Dựa trên sự sắp xếp bên phía trong của các khối, FPGA gồm thể được phân loại thành bố loại:

Mảng đối xứng: Cách sắp xếp này bao gồm các khối ngắn gọn xúc tích được sắp xếp theo sản phẩm và cột của ma trận cùng kết nối các tài nguim giữa chúng với nhau. Ma trận đối xứng này được phủ quanh bởi những khối I / O kết nối nó với thế giới bên phía ngoài.Kiến trúc dựa bên trên hàng: Nó xen kẽ những sản phẩm tài nguim kết nối có thể lập trình với những mặt hàng khối ngắn gọn xúc tích trong lúc các khối Đầu vào / Đầu ra nằm ở ngoại vi của những sản phẩm. Một hàng tất cả thể được kết nối với các sản phẩm liền kề thông qua liên kết dọc.PLD phân cấp: Chúng được thiết kế theo cách phân cấp với cấp cao nhất chỉ chứa những khối súc tích và các kết nối liên kết. Mỗi khối logic chứa một số mô-đun súc tích. Và mỗi mô-đun xúc tích và ngắn gọn tất cả những phần tử chức năng tổ hợp cũng như tuần tự.

Dựa trên loại công nghệ lập trình, FPGA gồm thể được phân thành ba loại:

FPGA dựa bên trên SRAM: Các tế bào RAM tĩnh điều khiển trơn cung cấp dẫn truyền, cổng truyền hoặc bộ ghnghiền kênh. Chúng gồm thể được lập trình lại Khi thiết kế phát triển, nhưng lúc tắt nguồn, chương trình sẽ bị mất với bọn chúng cần được cấu hình Khi bắt đầu. Do đó, chúng cần một bộ nhớ bên cạnh để lưu trữ chương trình.FPGA dựa bên trên chống sử dụng: Chúng sử dụng công nghệ CMOS chống sử dụng với một khi FPGA đã được lập trình, nó không thể được lập trình lại. Họ giữ lại chương trình của họ Khi tắt nguồn.FPGA dựa bên trên Flash: Chúng sử dụng những ô cổng nổi làm cho công tắc để cải thiện hiệu quả quần thể vực. Họ không bị mất thông báo lúc thiết bị bị sập nguồn. Công nghệ này không cần bộ nhớ ko kể để lưu trữ chương trình, nhưng chúng ko thể được lập trình lại vào thời gian vô hạn vày tích tụ điện tích vào oxit.

V. Ứng dụng của FPGA.

*

Nhiều ứng dụng dựa vào việc thực hiện tuy nhiên tuy nhiên những hoạt động giống hệt nhau; khả năng định cấu hình những câu lạc bộ của FPGA thành sản phẩm trăm hoặc hàng trăm khối xử lý giống nhau có những ứng dụng trong xử lý hình ảnh, trí tuệ nhân tạo (AI), bộ tăng tốc phần cứng trung trung tâm dữ liệu, mạng doanh nghiệp cùng hệ thống hỗ trợ tài xế cải thiện trên ô tô (ADAS).

Nhiều lĩnh vực ứng dụng này đang cầm đổi rất nkhô hanh khi các yêu cầu phạt triển và những giao thức và tiêu chuẩn mới được áp dụng. FPGA có thể chấp nhận được những đơn vị sản xuất triển khai các hệ thống gồm thể được cập nhật Lúc cần thiết.

Một ví dụ điển hình về việc sử dụng FPGA là tra cứu kiếm tốc độ cao: Microsoft đang sử dụng FPGA trong những trung trung khu dữ liệu của bản thân để chạy những thuật toán thù search kiếm Bing. FPGA tất cả thể nỗ lực đổi để hỗ trợ các thuật tân oán mới lúc chúng được tạo ra. Nếu nhu cầu gắng đổi, thiết kế bao gồm thể được ráng thế để chạy những quá trình mô phỏng hoặc quy mô hóa trong ứng dụng dự án Landmark. Tính linch hoạt này rất cạnh tranh hoặc ko thể đạt được với ASIC.

Các mục đích sử dụng không giống của FPGA bao gồm mặt hàng ko vũ trụ cùng quốc chống, điện tử y tế, truyền hình kỹ thuật số, điện tử chi tiêu và sử dụng, điều khiển động cơ công nghiệp, công cụ khoa học, hệ thống an ninh mạng với truyền thông không dây.