(नवीन आणि मूळ) स्टॉकमध्ये 3S200A-4FTG256C IC चिप XC3S200A-4FTG256C
उत्पादन गुणधर्म
| TYPE | वर्णन | निवडा |
| श्रेणी | एकात्मिक सर्किट्स (ICs) |
|
| Mfr | AMD Xilinx |
|
| मालिका | Spartan®-3A |
|
| पॅकेज | ट्रे |
|
| उत्पादन स्थिती | सक्रिय |
|
| LABs/CLB ची संख्या | ४४८ |
|
| लॉजिक एलिमेंट्स/सेल्सची संख्या | 4032 |
|
| एकूण रॅम बिट्स | २९४९१२ |
|
| I/O ची संख्या | १९५ |
|
| गेट्सची संख्या | 200000 |
|
| व्होल्टेज - पुरवठा | 1.14V ~ 1.26V |
|
| माउंटिंग प्रकार | पृष्ठभाग माउंट |
|
| कार्यशील तापमान | 0°C ~ 85°C (TJ) |
|
| पॅकेज / केस | 256-LBGA |
|
| पुरवठादार डिव्हाइस पॅकेज | 256-FTBGA (17×17) |
|
| मूळ उत्पादन क्रमांक | XC3S200 |
फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ॲरे
एफील्ड-प्रोग्राम करण्यायोग्य गेट ॲरे(FPGA) आहेएकात्मिक सर्किटउत्पादनानंतर ग्राहक किंवा डिझायनरद्वारे कॉन्फिगर करण्यासाठी डिझाइन केलेले - म्हणून संज्ञाफील्ड-प्रोग्राम करण्यायोग्य.FPGA कॉन्फिगरेशन साधारणपणे a वापरून निर्दिष्ट केले जातेहार्डवेअर वर्णन भाषा(HDL), वापरल्याप्रमाणेअनुप्रयोग-विशिष्ट एकात्मिक सर्किट(ASIC).सर्किट आकृत्यापूर्वी कॉन्फिगरेशन निर्दिष्ट करण्यासाठी वापरले जात होते, परंतु च्या आगमनामुळे हे दुर्मिळ होत आहेइलेक्ट्रॉनिक डिझाइन ऑटोमेशनसाधने
FPGA मध्ये ॲरे असतातप्रोग्राम करण्यायोग्य तर्कशास्त्र अवरोध, आणि पुनर्रचना करता येण्याजोग्या आंतरकनेक्टचा एक पदानुक्रम ज्यामुळे ब्लॉक्सना एकत्र वायर केले जाऊ शकते.लॉजिक ब्लॉक्स कॉम्प्लेक्स करण्यासाठी कॉन्फिगर केले जाऊ शकतातसंयुक्त कार्ये, किंवा साधे म्हणून कार्य करालॉजिक गेट्सजसेआणिआणिXOR.बहुतेक FPGA मध्ये, लॉजिक ब्लॉक्सचा देखील समावेश होतोस्मृती घटक, जे सोपे असू शकतेफ्लिप-फ्लॉपकिंवा अधिक संपूर्ण स्मृती ब्लॉक.[१]अनेक FPGA विविध अंमलबजावणी करण्यासाठी reprogrammed जाऊ शकतेतर्कशास्त्र कार्ये, लवचिक परवानगी देतेपुन्हा कॉन्फिगर करण्यायोग्य संगणनमध्ये सादर केल्याप्रमाणेसंगणक आज्ञावली.
FPGA ची यात उल्लेखनीय भूमिका आहेएम्बेडेड प्रणालीहार्डवेअरसह एकाच वेळी सिस्टम सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट सुरू करण्याच्या त्यांच्या क्षमतेमुळे विकास, विकासाच्या अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यावर सिस्टम कार्यप्रदर्शन सिम्युलेशन सक्षम करणे आणि सिस्टम आर्किटेक्चरला अंतिम स्वरूप देण्यापूर्वी विविध सिस्टम चाचण्या आणि डिझाइन पुनरावृत्तींना अनुमती देणे.[२]
इतिहास[सुधारणे]
पासून FPGA उद्योग उगवलाप्रोग्राम करण्यायोग्य वाचनीय मेमरी(PROM) आणिप्रोग्राम करण्यायोग्य लॉजिक उपकरणे(PLDs).PROM आणि PLDs दोघांना कारखान्यात किंवा फील्डमध्ये (फील्ड-प्रोग्राम करण्यायोग्य) बॅचमध्ये प्रोग्राम करण्याचा पर्याय होता.[३]
अल्टेरा1983 मध्ये स्थापना केली गेली आणि 1984 मध्ये उद्योगातील पहिले रीप्रोग्रामेबल लॉजिक डिव्हाइस वितरित केले - EP300 - ज्यामध्ये पॅकेजमध्ये क्वार्ट्ज विंडो वैशिष्ट्यीकृत होती ज्यामुळे वापरकर्त्यांना मिटवण्यासाठी डायवर अल्ट्रा-व्हायलेट दिवा चमकता आला.EPROMडिव्हाइस कॉन्फिगरेशन ठेवणारे सेल.[४]
Xilinxप्रथम व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य फील्ड-प्रोग्राम करण्यायोग्य उत्पादन केलेगेट ॲरे1985 मध्ये[३]- XC2064.[५]XC2064 मध्ये प्रोग्राम करण्यायोग्य गेट्स आणि गेट्स दरम्यान प्रोग्राम करण्यायोग्य इंटरकनेक्ट होते, नवीन तंत्रज्ञान आणि बाजाराची सुरुवात.[६]XC2064 मध्ये दोन तीन-इनपुटसह 64 कॉन्फिगरेबल लॉजिक ब्लॉक्स (CLBs) होतेशोध सारण्या(LUTs).[७]
1987 मध्ये, दनौदल पृष्ठभाग युद्ध केंद्रस्टीव्ह कॅसलमनने 600,000 रीप्रोग्राम करण्यायोग्य गेट्स लागू करणाऱ्या संगणकाचा विकास करण्यासाठी प्रस्तावित केलेल्या प्रयोगाला निधी दिला.कॅसलमन यशस्वी झाला आणि 1992 मध्ये प्रणालीशी संबंधित पेटंट जारी केले गेले.[३]
Altera आणि Xilinx बिनधास्तपणे चालू राहिले आणि 1985 ते 1990 च्या दशकाच्या मध्यापर्यंत जेव्हा स्पर्धक वाढले तेव्हा त्यांच्या बाजारपेठेतील महत्त्वाचा भाग कमी झाला.1993 पर्यंत, Actel (आतामायक्रोसेमी) सुमारे 18 टक्के बाजारपेठेत सेवा देत होते.[६]
1990 चे दशक हे FPGAs साठी वेगवान वाढीचा काळ होता, सर्किट अत्याधुनिकता आणि उत्पादनाची मात्रा या दोन्ही बाबतीत.1990 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, FPGAs प्रामुख्याने वापरण्यात आलेदूरसंचारआणिनेटवर्किंग.दशकाच्या अखेरीस, FPGA ने ग्राहक, ऑटोमोटिव्ह आणि औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये त्यांचा मार्ग शोधला.[८]
2013 पर्यंत, Altera (31 टक्के), Actel (10 टक्के) आणि Xilinx (36 टक्के) यांनी मिळून FPGA मार्केटचे अंदाजे 77 टक्के प्रतिनिधित्व केले.[९]
मायक्रोसॉफ्ट सारख्या कंपन्यांनी उच्च-कार्यक्षमता, संगणकीयदृष्ट्या गहन प्रणालींना गती देण्यासाठी FPGAs वापरण्यास सुरुवात केली आहे (जसेडेटा केंद्रेजे त्यांचे कार्य करतातबिंग शोध इंजिन), च्या मुळेप्रति वॅट कामगिरीफायदा FPGA वितरित करतात.[१०]मायक्रोसॉफ्टने FPGAs वापरण्यास सुरुवात केलीगती वाढवणेBing ने 2014 मध्ये, आणि 2018 मध्ये FPGAs त्यांच्या डेटा सेंटर वर्कलोडवर तैनात करण्यास सुरुवात केली.अझर क्लाउड संगणनप्लॅटफॉर्म[११]
खालील टाइमलाइन FPGA डिझाइनच्या विविध पैलूंमध्ये प्रगती दर्शवतात:
गेट्स
- 1987: 9,000 गेट्स, Xilinx[६]
- 1992: 600,000, नौदल पृष्ठभाग युद्ध विभाग[३]
- 2000 च्या सुरुवातीस: लाखो[८]
- 2013: 50 दशलक्ष, Xilinx[१२]
बाजाराचा आकार
- 1985: पहिले व्यावसायिक FPGA: Xilinx XC2064[५][६]
- 1987: $14 दशलक्ष[६]
- c1993: >$385 दशलक्ष[६][अयशस्वी सत्यापन]
- 2005: $1.9 अब्ज[१३]
- 2010 अंदाज: $2.75 अब्ज[१३]
- 2013: $5.4 अब्ज[१४]
- 2020 अंदाज: $9.8 अब्ज[१४]
डिझाइन सुरू होते
एडिझाइन प्रारंभFPGA वर अंमलबजावणीसाठी एक नवीन सानुकूल डिझाइन आहे.
डिझाइन[सुधारणे]
समकालीन FPGA कडे मोठ्या प्रमाणात संसाधने आहेतलॉजिक गेट्सआणि कॉम्प्लेक्स डिजिटल कंप्युटेशन्स लागू करण्यासाठी रॅम ब्लॉक्स.FPGA डिझाईन्स खूप जलद I/O दर आणि द्विदिशात्मक डेटा वापरतातबस, सेटअप वेळेत वैध डेटाची योग्य वेळ सत्यापित करणे आणि वेळ होल्ड करणे हे एक आव्हान बनते.
मजला नियोजनया वेळेची मर्यादा पूर्ण करण्यासाठी FPGA मध्ये संसाधन वाटप सक्षम करते.FPGAs चा वापर कोणत्याही तार्किक कार्याची अंमलबजावणी करण्यासाठी केला जाऊ शकतोASICकामगिरी करू शकतात.शिपिंग नंतर कार्यक्षमता अद्यतनित करण्याची क्षमता,आंशिक री-कॉन्फिगरेशनडिझाइनचा एक भाग[१७]आणि ASIC डिझाइनच्या तुलनेत कमी नॉन-रिकरिंग इंजिनीअरिंग खर्च (सामान्यत: जास्त युनिट खर्च असूनही), अनेक अनुप्रयोगांसाठी फायदे देतात.[१]
काही FPGA मध्ये डिजिटल फंक्शन्स व्यतिरिक्त ॲनालॉग वैशिष्ट्ये आहेत.सर्वात सामान्य ॲनालॉग वैशिष्ट्य प्रोग्राम करण्यायोग्य आहेकमी दरप्रत्येक आउटपुट पिनवर, अभियंत्यांना हलक्या लोड केलेल्या पिनवर कमी दर सेट करण्याची परवानगी देते जे अन्यथाअंगठीकिंवाजोडीअस्वीकार्यपणे, आणि हाय-स्पीड चॅनेलवर जास्त लोड केलेल्या पिनवर उच्च दर सेट करण्यासाठी जे अन्यथा खूप हळू चालतील.[१८][१९]क्वार्ट्ज देखील सामान्य आहेत-क्रिस्टल ऑसिलेटर, ऑन-चिप रेझिस्टन्स-कॅपॅसिटन्स ऑसीलेटर्स, आणिफेज-लॉक केलेले लूपएम्बेडेड सहव्होल्टेज-नियंत्रित ऑसिलेटरघड्याळ निर्मिती आणि व्यवस्थापन तसेच हाय-स्पीड सीरिअलायझर-डिसेरिलायझर (SERDES) प्रसारित घड्याळे आणि रिसीव्हर घड्याळ पुनर्प्राप्तीसाठी वापरले जाते.बर्यापैकी सामान्य भिन्नता आहेततुलना करणारेकनेक्ट करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या इनपुट पिनवरविभेदक सिग्नलिंगचॅनेलकाही "मिश्रित सिग्नलFPGAs" मध्ये एकात्मिक परिधीय आहेॲनालॉग-टू-डिजिटल कन्व्हर्टर(ADCs) आणिडिजिटल-टू-एनालॉग कन्व्हर्टर(डीएसी) ॲनालॉग सिग्नल कंडिशनिंग ब्लॉक्ससह त्यांना ए म्हणून ऑपरेट करू देतेसिस्टम-ऑन-ए-चिप(SoC).[२०]अशी उपकरणे FPGA मधील रेषा अस्पष्ट करतात, जी त्याच्या अंतर्गत प्रोग्राम करण्यायोग्य इंटरकनेक्ट फॅब्रिकवर डिजिटल आणि शून्य असतात आणिफील्ड-प्रोग्राम करण्यायोग्य ॲनालॉग ॲरे(FPAA), जे त्याच्या अंतर्गत प्रोग्राम करण्यायोग्य इंटरकनेक्ट फॅब्रिकवर ॲनालॉग मूल्ये ठेवते.
लॉजिक ब्लॉक्स[सुधारणे]
मुख्य लेख:लॉजिक ब्लॉक
लॉजिक सेलचे सरलीकृत उदाहरण उदाहरण (LUT –टेबल पहा, FA -पूर्ण जोडणारा, DFF -डी-प्रकार फ्लिप-फ्लॉप)
सर्वात सामान्य FPGA आर्किटेक्चरमध्ये ॲरे असताततर्कशास्त्र अवरोध(कॉन्फिगर करण्यायोग्य लॉजिक ब्लॉक्स, CLBs किंवा लॉजिक ॲरे ब्लॉक्स, LABs, विक्रेत्यावर अवलंबून)I/O पॅड, आणि राउटिंग चॅनेल.[१]साधारणपणे, सर्व रूटिंग चॅनेलची रुंदी समान असते (तारांची संख्या).अनेक I/O पॅड एका पंक्तीच्या उंचीमध्ये किंवा ॲरेमधील एका स्तंभाच्या रुंदीमध्ये बसू शकतात.
“एखादे ऍप्लिकेशन सर्किट पुरेशा संसाधनांसह FPGA मध्ये मॅप केलेले असणे आवश्यक आहे.आवश्यक CLBs/LABs आणि I/Os ची संख्या डिझाईनवरून सहज ठरवली जात असताना, आवश्यक असलेल्या राउटिंग ट्रॅकची संख्या समान प्रमाणात तर्कशास्त्र असलेल्या डिझाइनमध्ये देखील लक्षणीयरीत्या बदलू शकते.(उदाहरणार्थ, एक्रॉसबार स्विचa पेक्षा जास्त राउटिंग आवश्यक आहेसिस्टोलिक ॲरेसमान गेट मोजणीसह.न वापरलेले राउटिंग ट्रॅक कोणताही फायदा न देता भागाची किंमत वाढवतात (आणि कार्यप्रदर्शन कमी करतात), FPGA उत्पादक फक्त पुरेसे ट्रॅक प्रदान करण्याचा प्रयत्न करतात जेणेकरुन बहुतेक डिझाईन्स ज्यांच्या दृष्टीने फिट होतीलशोध सारण्या(LUTs) आणि I/Os असू शकतातमार्गस्थ.यावरून काढलेल्या अंदाजांद्वारे हे निर्धारित केले जातेभाड्याचा नियमकिंवा विद्यमान डिझाइन्सच्या प्रयोगांद्वारे.[२१]2018 पर्यंत,नेटवर्क-ऑन-चिपरूटिंग आणि इंटरकनेक्शनसाठी आर्किटेक्चर विकसित केले जात आहेत.[संदर्भ हवा]
सर्वसाधारणपणे, लॉजिक ब्लॉकमध्ये काही लॉजिकल सेल असतात (ज्यांना ALM, LE, स्लाइस इ. म्हणतात).ठराविक सेलमध्ये 4-इनपुट LUT, aपूर्ण जोडणारा(एफए) आणि एडी-प्रकार फ्लिप-फ्लॉप.हे दोन 3-इनपुट LUT मध्ये विभाजित केले जाऊ शकतात.मध्येसामान्य पद्धतीते पहिल्याद्वारे 4-इनपुट LUT मध्ये एकत्र केले जातातमल्टिप्लेक्सर(mux).मध्येअंकगणितमोड, त्यांचे आउटपुट ॲडरला दिले जातात.मोडची निवड दुसऱ्या म्यूक्समध्ये प्रोग्राम केली जाते.आउटपुट एकतर असू शकतेसमकालिककिंवाअसिंक्रोनस, तिसऱ्या mux च्या प्रोग्रामिंगवर अवलंबून.सराव मध्ये, संपूर्ण किंवा ॲडरचे भाग आहेतफंक्शन्स म्हणून संग्रहितजतन करण्यासाठी LUTs मध्येजागा.[२२][२३][२४]
हार्ड ब्लॉक्स [सुधारणे]
आधुनिक FPGA कुटुंबे सिलिकॉनमध्ये निश्चित केलेली उच्चस्तरीय कार्यक्षमता समाविष्ट करण्यासाठी वरील क्षमतांचा विस्तार करतात.सर्किटमध्ये ही सामान्य फंक्शन्स एम्बेड केल्याने आवश्यक क्षेत्र कमी होते आणि त्या फंक्शन्सना तार्किक प्रिमिटिव्हजपासून बनवण्याच्या तुलनेत वेग वाढतो.यातील उदाहरणे समाविष्ट आहेतगुणक, सामान्यडीएसपी ब्लॉक,एम्बेडेड प्रोसेसर, हाय स्पीड I/O लॉजिक आणि एम्बेडेडआठवणी.
उच्च-अंत FPGA मध्ये उच्च गती असू शकतेमल्टी-गीगाबिट ट्रान्सीव्हर्सआणिहार्ड आयपी कोरजसेप्रोसेसर कोर,इथरनेट मध्यम प्रवेश नियंत्रण युनिट्स,PCI/पीसीआय एक्सप्रेसनियंत्रक आणि बाह्य मेमरी नियंत्रक.हे कोर प्रोग्राम करण्यायोग्य फॅब्रिकच्या बाजूने अस्तित्वात आहेत, परंतु ते तयार केलेले आहेतट्रान्झिस्टरLUTs ऐवजी त्यामुळे त्यांच्याकडे ASIC-स्तर आहेकामगिरीआणिवीज वापरफॅब्रिक संसाधनांचा लक्षणीय प्रमाणात वापर न करता, अनुप्रयोग-विशिष्ट तर्कासाठी अधिक फॅब्रिक विनामूल्य सोडा.मल्टी-गीगाबिट ट्रान्सीव्हर्समध्ये हाय-स्पीड सीरिअलायझर्स आणि डिसिरियलायझर्ससह उच्च कार्यक्षमता ॲनालॉग इनपुट आणि आउटपुट सर्किटरी देखील असते, जे LUTs मधून तयार केले जाऊ शकत नाहीत.उच्च-स्तरीय भौतिक स्तर (PHY) कार्यक्षमता जसे कीलाइन कोडिंगFPGA वर अवलंबून, हार्ड लॉजिकमध्ये सीरिलायझर्स आणि डिसिरियलायझर्सच्या बाजूने लागू केले जाऊ शकते किंवा नाही.
