مدارهای FPGA

صفحه 1:
7+ کح[ شركتاثرا و-1م ممع ن‌دلخلی ۴۳6۸۵2 مقایسه. ‎FPGA4-‏ با ماق محاسن و معایب-5 پردازش‌مو مقایسه با پردازشگر هوتصویر-6 خانوادم محصو لاتش رک آرا-7 کاربردها-8 برنامه نویسی9 یمولاتور و لیمولاتور و کمپایلرها-10 11 تك بجوو 

صفحه 2:
ها نسل جدید مدارهای مجتمع قابل برنامه ریزی هستند عبارت ‎FPGA‏ از کلمه های عبارت ‎Programmable (logic) Gate‏ ‎Array Field‏ ‎al, 1‏ گیتی )منطقی (برنامه پذیر میدانی ‏.شرکت آلترا در سال 900 تاسیس گردید محصولات این شرکت در دنیا بسیار معروف است و محصولات سخت افزاری با همان نام آلترا و ‏و محصولاتنرم لفزاری0۱05 ۲۸۵ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 3:
| ها ماصلء : 0 1 5 ۱ كن 1 قابل برنامه ریزی 

صفحه 4:
در اسلاید قبلی با سه بخش اصلی یک ۳۵۸ اشنا شدیم. ورودی ها و خروجی ها بلوک های منطقی خطوط ارتباطی هيج يك ازاين سه بخش در ابتدا هنكام خروج از کارخانه هیچ تابع یا مفهوم دیجیتالی را ایجاد نمی‌کنند و یا هر نوع مدار دیجیتال معنی داری در ابتدای کار در آن ها وجود ندارد. لذا هنگامی یک تراشه برنامه پذیر از کارخانه تولید خارج می شود یک مجموعه خام قابل برنامه ریزی دلخواه است. خریدار بعدا تعیین می کند در داخل ۳۳6۵/۸ چه مدار منطقی ایجاد گردد و ۴۳۸ به طراح اجازه می دهد آن را برای یک کاربرد خاص به کار ببرد. 

صفحه 5:
در ‎FPGA‏ ‏یم که دز در هیچ پایه تعریف شده ای برای کار خاصی ندارد ورودی و خروجی ها را طبق نیاز طراح برنامه ریزی نمود و نوع پایه های ورودی پورت‌های ماجول مورد نظر ممکن است به صورت ورودی یا خروجی و تک بيتى يا چندبیتی تعریف شوند. پورت‌های ورودی بایدبهمدار داخلی متصل شود . مقادير معمولا ديجيتال توسط آنها بس از انجام عملیات منطقی در داخل . نتیجه به پورت‌های خروجی | هم چنین می‌توان برای ارتباط با قطعات جانبی مثل حافظه‌ها. مبدل‌های ال و غیره استفاده نمود. با توجه ‎Fi las ial il‏ يرلى ارتباط با لين قطمات جانبی وجود داد در مد هاي مختلف 0/0 یا 0 ولت و..برنامه ریز ۴۳۵۸« معمولابه لندازد کافی‌پیر۱/0 فرله میکنند به طوریکه ۴۳۵۸ 

صفحه 6:
Outputs موی Fuses) 

صفحه 7:
یک ۴۳6۸ با قیمت متوسط دارای حدود 6000600060 گیت منطقی می باشد. طبیعتا این بلوک های منطقی بزرگ در داخل ۴۳3۸ هر کدام به تهایی یک تعداد مشخص ورودی و خروجی دارند که تعداد اين ها را در نوع هاى مختلف ۴۳6۵/۸ متفاوت است. اساس طراحی در ۴۳5۸ها بطور کلی صرف نظر از بحث در ساختار تکنولوژی یک طراحى با ساختار ديجيتال مى باشد؛ یعنی طراحی شمارنده ها و جمع کننده ها و... که قرار است با کنار هم قرار دادن اجزا در کنار هم به یک ساختار دیجیتال با پیچیدگی بالا تبديل شود. در این بلاک های منطقی خام در ۴۳5۸ امکان طراحی اختصاصی برای هر الگوریتم خاص و دلخواه فراهم است.امکان برنامه ریزی ارتباط بلاک های منطقی نیز با هم فراهم است و این طراحی دلخواه در ایجاد مدارى ايده آل و با سرعت بالا بسیار موثر است. طراح لازم نیست برای هر قسمت از مدار خود جدول درستی و سپس المان های مدار را تعبین کند بلکه می تواند از آرایش مدارهای منطقی داخل کتابخانه موجود در نرم افزار همراه ل استفاده کند.بسیاری از مدارات معمول منطقی از کوچک تا بزرگ در اين کتابخانه ها موجود است و طراح برنامه نویس بیشتر ارتباط و آرایش بین آنها را براى تعيين هدف مورد نظر و ترکیب و آرایه بیتر را طراحی می کند. 

صفحه 8:
بلوک های منطقی طراحی شد. “oo oo Ooo oO oo 00 a 0 ‏م‎ ‎a 

صفحه 9:


صفحه 10:


صفحه 11:


صفحه 12:
یپ معماریخ‌لوط لیتاعی0۸ ۳۳ _ vires switching matrix Horizontal routing channel ‎point‏ همم هه ‎LB ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 13:


صفحه 14:
| FPGA stabil balan fase || cr ream Routing "Switch ‏ی‎ Switch — Matrix Switch Matrix Switch Matrix Switch Matrix 

صفحه 15:
ععملبوخطو طليتباطى/ ىم( ] ۱۱ 

صفحه 16:
می توان چند تا هسته پردازشی داخل یک ۴۳۸ تعریف کرد تا در یک زمان واحد چندتا کار را باهم انجام بدهد مثلا شما می توانید با یک ۴۴۵۸۸ معمولی حدود 200 تا هسته 21۳06032 تعریف کنید و 0000 تا کار را همزمان انجام بدهید. یک نمونه از پروسسورهای مورد استفاده در ۴۳6۵۸ها استفاده از ‎Soft‏ ‏۲ ها مى باشدء كه از اين دست ميتوان به 105 در .5034 اهاى شركت 3م اشاره نمود. در اينجا اين سوال مطرح است كه مزيت اين ساختار بر ميكرو هاى سخت افزارى موجود در بازار در جيست؟ در ياسخ بايد كفت كه اولا اين ساختار از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است یعنی مثلاً هسته كار شما مى تواند يك پروسسور باشد به همراه یک تایمر و یک ]۱3۲ ۰...و یا یک طراحی پیچیده ۰ ‎iS‏ ‏براحتی 0۲6) پروسسوری طراح با سایر بخشها یعنی ۱۳00۳6 که توسط شخص طراحی گردیده در ارتباط باشد و 60۲6 ‎WIP‏ برای ارتباط با پردازنده و گیت های قابل ‎FPGA cy‏ وجود دارد از چیپ های دیگر بوجود می آید. این یعنی کاهش هزینه در طراحی طرحهای پیچیده که می توند نیاز به چندین چیپ را مرتفع می ساز! بنابراین قابلیت ساخت سیستم های بزرگتر در زمان کوتاه تر ممکن می گردد. ‎ALTERA‏ ‏ت کاربرد چندین پردازنده نرم را در یک سیستم و همچنین استفاده از سیستم عامل در آنها را به عنوان مزایای پردازنده نرم خود بیان می نماید ‘Avalon Switch Fabric Your Design 

صفحه 17:
ES ‏يح خانواده محصولات آلترا‎ Adaptive Logic Modules ‎Functional Fature‏ ما ‎1/0 performance ‎0 ‏سيت‎ no ein ‏5 = * |وچو) سا ‎remote system upgrades‏ سب | 5۳۸ ‎Gruen Partial reconfiguration ‏و‎ ‎80 TH-Gate Transistor Technology ‎v ‎79 ‎5 ‎2 ‎2 ‎79 ‎2 ‎¥ ‎v ‎١ 1 50 ۰‏ اد ۰ ۱ ۰۳ ۰ ۰۳ ‎Hard Processor System ‏ماو سا‎ Heterogeneous 3D Solutions (SRAM, DRAM, and ASICs) ‎=< : 5 ‏مس‎ 288 754 single precio long pone ‎_. WNBA. oun ‎ 

صفحه 18:
جند نقطه ضعف 4/ )7 ]ها تقد عيب يابى كه قبلا اشاره شد و راهکار .. 

صفحه 19:
محاسناستفاد از ۴۳۸۵ أب ‎eee‏ سكت اقزار مور لماز و برنامه تویسی ساده ی استاندارد نیز از تیک سزیت های استفاده ار حری ۳۶ است. آتچه که قابلیست و توآنایی ه3 ۳۳ ها را باله برده است توانایی‌هایی اسث كه يارهاى ان انها دن زين آمده است؟ کار‌برد اصلی هرن در ایجاد. هسته های بر‌دازشی می باشد. مدار های دیجتال پیچیده به آسانی در آنها بیادد سازی می شود و رب رس برای تولیدات با تیر ار یاییت ارزات تمام می شود. ‎ols Ge‏ تعيير ات ‎YY FPGA tans sata ciel OL Uw Gal Us py‏ سدس ‎BGP ae‏ تموت قابل برتاسه ریژی توسط کاوربر است, می توان چند هسته پرردازشی داخل یگ هرن ۳ تمریف کرد تا در یک زمان واحد چند کار را باهم انجام بدهد متا شا می توانید با یک هرت 2۳ مصولی حدود ۰ ۰ ۲ تا هسته ۵۳002032 تسريف كيد و ۲۰۰ کار را همزسان اتجام ميكر وكتترارهاء ن5جزها و میکر ویروسسور‌ها به صورت سرپال دستورالعمل ها را اجر! می‌کنند و قابلیت. پردازش بصورت موازی در آنها وجود ندارد. اما در ۳۳7۸ قابلیت پرداژزش موازی وجود دارد و قابلیت انجام لیات ‎Sa pee‏ همز مان و داورد: کاربردهای هرق 8 خیلی تفصصنی می باشد ودر اکقر موارد به عنوان پردازشگر در مدار اك پر داژشی استفاده می شود. مبراحت بالای۸:> 1۳۳ ها آتها را مساحد گار‌های بردازشی ستگیت متل پردازش تصویر و پردازش صدا ی کند ز سر حت ‎cae‏ پرداز ش نسیت به سیستم‌های دیگر خیلی بالات است. ۰ حرق طعها در بياده سازى توابع ييجيددى ديجيتالى به كار مسر وند كنه دياز به سر عت پر داش بالایی دارد. ۰ كاهش سخت افزار مورد نياز و هسچنیت برتامه نویسی ساده و استاندارد نیز از دیگر مزیت‌های استفاده از هرق ظتلاست ‎loa! Sm‏ توایع متطقی در 1۳6۸ ها یسیار یالا و در حد تاتو تانیه است. - امخان تعریف هر یک از یایه های 1 به صعرت ورودی باخروجی با هر دو وجود دارد. - اسکان تعریف وتمیت حسلکرد هر یایه در هتگام استفاده یا حدم استفاده.به حتوان ستال علکرد که نید امیدانسن(2)در هتگام حدم استفاده و یا قران گرفتن در یک وعتسمیت متطقی صفر یا یک در هتکام حدم استفادهر امکان تتنقیص تغیبیرات سطوح با لبه های یابین رونده یا بالا رونده ملطقی احسال شده به هر يایش اسکان تخییر ستلاوب سعمار ی داخلی با استفاده از سرى هاى 280042101 كه نقشه معمارى آنها در يك حافظه خارجى تكهدارى شده و با تغيير آدرس يردامه ريزى مى توات را بامعماری جدید. 12606 کرده و از آن استفاده 

صفحه 20:
از آنجاکه این دو تراشه بسیار شبیه بهم بوده و در ایران در بعضی موارد به اشتباه یکی درنظر گرفته می شوند ان دارلی‌حدود 0600000 گیتمی‌یاشد لین‌در حال‌لستکه ۴۳6۸ ای ۴ ببسیار زیادتری‌دارد و یک۴۳6۸ معمولی‌دارای‌حدود (1060000000) گیت‌نطقی‌می باشد. ۸ بر خاهداا۳) که معمولابا ولتاژ 6 ولتکار میکنن‌با سه تا ولتاژ 4.0 و 0.06 و0.0 کار مي‌کنن‌شما نیاز دارید که رویسردتون‌از سه تا ركولاتور ولتاز استفادم کنید. از سوي دیگر به دلیل سادگي معماري» ميزان تاخير سيكنال در تراشه اي ‎CPLD‏ ‏قابل پیش بيني است اما تاخیر در ۴۳6۵۸۸ به نوع برقراري اتصالات (ونانا۳0) وابسته بوده» قابل پیش بيني نمي باشد. همچنین مصرف جریان در تراشه هاي 0ا) به مراتب کمتر از ۴۳6۸ مي باشد. نمونه کاربرد 0۳10: انجام کارهای آزمایشگاهی و تجهیزات صنعتی ساده نمونه کاربرد 65/۹ ۴: انجام محاسبات و پردازش صوت و تصویر» امورمخابراتی؛ مانند: طراحی سویچ (شبکه های کامپیوتری) 

صفحه 21: