1 / 20

FPGA teknologier

FPGA teknologier. Fusable link (sikringer). Antifuse. Prinsipp: Konfigurasjon lagres i FPGA ved at det lages kortslutninger ved bruk av høy spenning. Fordeler Lav impedans når sikring er ’on’ (liten forsinkelse) Lavt strømforbruk Kompakt teknologi (tar lite plass)

derick
Download Presentation

FPGA teknologier

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. FPGA teknologier INF3430 - H13

  2. Fusable link (sikringer) INF3430 - H13

  3. Antifuse • Prinsipp: • Konfigurasjon lagres i FPGA ved at det lages kortslutninger ved bruk av høy spenning. • Fordeler • Lav impedans når sikring er ’on’ (liten forsinkelse) • Lavt strømforbruk • Kompakt teknologi (tar lite plass) • Ekstra pålitelig teknologi (relativt strålingsimmune) • Ulemper • Må programmeres i en egen programmeringsenhet • Høy programmeringsspenning og -strøm • Permanent programmering (kan kun programmeres en gang) INF3430 - H13

  4. Antifuse INF3430 - H13

  5. Antifuse INF3430 - H13

  6. SRAM basert FPGA • Prinsipp: • SRAM-minne inne i FPGA lagrer kretsens konfigurasjon • Fordeler • Kan reprogrammeres uendelig mange ganger • Plass til mye logikk • Kan lett endre funksjonaliteten til systemet • Trenger ikke spesiell prosess • Ulemper • Plassoverhead (SRAM-celle med 5 transistorer) • Flyktig minne (må lagre konfigurasjonen i eksternt permanent minne; flash) • Relativt høyt effektforbruk • Vi bruker FPGA fra Xilinx i kurset som har kretsfamilien Spartan. I siste generasjon utgår Spartan og Xilinx har heretter familiene Artix, Kintex og Virtex. I tillegg finnes Extensible Processing Platform ZYNQ familien som er et ARM prosessor system med FPGA i tillegg på en chip (se: www.xilinx.com). • Tilsvarende SRAM kretsfamiliene Cyclon og Stratix finnes fra hovedkonkurrenten Altera (www.altera.com). INF3430 - H13

  7. Kompleksitet til logikk blokk i FPGA • Finkornet: • Blokkene kan brukes fullt ut i design, men krever store ruting-ressurser. • Grovkornet: • En blokk kan implementere en nærmest hvilken som helst funksjon (oppslagstabell), men en får ofte ikke utnyttet ressursene fullt ut. INF3430 - H13

  8. Grovkornet blokk • Kompleksiteten til en grovkornet blokk er økende med teknologiutviklingen. • Eksempel på tradisjonell grovkornet blokk: • 4 stk 4 input LUT for kombinatorikk • 4 MUX’er • 4 D-vipper • Hurtig mentelogikk for aritmetikk (+ og -) • Dette kalles nå en halvgrovkornet blokk. INF3430 - H13

  9. Realiseringer av funksjonen y= (a AND b) OR c i halvgrovkornet blokk LUT-basert MUX-basert INF3430 - H13

  10. 0 0 1 Typisk LUT realiering INF3430 - H13

  11. En LUT kan være så mye INF3430 - H13

  12. LUT in Shift Register Mode Data 0 1 1 0 1 0 1 0 F Clock Address A C B (Shift Register Length) FPGA LUTs Normal FPGA LUT A 01101010 B Address C F(A,B,C) Data Clock INF3430 - H13

  13. Logic Cell Xilinx benevnelser INF3430 - H13

  14. Tilleggsegenskaper for moderne FPGAer • Klokketre og klokkestyring • Hurtige mentekjeder for aritmetikk (+ og -) • RAM blokker (i tillegg til LUT brukt som RAM vanligvis omtalt som distribuert RAM) • Funksjonsblokker (multiplikatorer, DSP grunnfunksjoner som Mult & Accumulate, Ethernet Tri-Mode MAC, PCI-Express) • Prosessorkjerner (ARM og leverandørens prosessorer) • Høyhastighets serielle inn/ut moduler • Dette er i tillegg til LUT’er og registere og alt sammen bør utnyttes best mulig! INF3430 - H13

  15. RAM blokker (block RAM) INF3430 - H13

  16. Funksjonsblokker INF3430 - H13

  17. Multipliser-og-akkumuler (MAC) INF3430 - H13

  18. Xilinx Virtex5 DSP48E Slice • The 550 MHz DSP48E slices available in all Virtex™-5 devices accelerate algorithms and enable higher levels of DSP integration and lower power consumption than previous-generation Virtex devices. • Efficiently add powerful FPGA-based DSP functionality to your system with: • Support for over 40 dynamically controlled operating modes including; multiplier, multiplier-accumulator, multiplier-adder/subtractor, three input adder, barrel shifter, wide bus multiplexers, wide counters, and comparators. • Efficient adder-chain architectures for implementing high-performance filters and complex math efficiently. • Low power requirements: each DSP48E slice draws only 1.38 mW/100 MHz, at a toggle rate of 38%, a 40% reduction from previous-generation slices. INF3430 - H13

  19. Prosessorkjerner • Hva er det? • Prosessorer som inngår i selve FPGAen • Hvorfor? • De fleste design trenger en prosessor og en kan slippe å ha en ekstern prosessor. • Hvilke typer finnes? • Myke kjerner • Programmerbar logikk i FPGA brukes til å realisere en prosessor på FPGA sammen med annen funksjonalitet. • Harde kjerner • Prosessor er implementert fysisk i FPGA ved produksjon av kretsen. • I Xilinx sin ZYNQ familie er det ARM prosessorer. INF3430 - H13

  20. Klokketre og klokkestyring • Klokketre: • Skal sikre at registere får klokkeflanke mest mulig samtidig (setup/hold time) • Klokkestyring: • En enhet genererer “datter”–klokkesignal: INF3430 - H13

More Related