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什么是FPGA_FPGA的编程技术

FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的根基长进一步成长的产物。它是作为专用集成电路ASIC)领域中的一种半定制电路而呈现的,既办理了定制电路的不够,又降服了原有可编程器件门电路数有限的毛病。

跟着人工智能、嵌入式财产的成长,许多行业名词变得越来越认识,我们本日所说的FPGA就是如斯,但FPGA到底是什么呢?它的上风主要体现在哪些方面呢?很多人就不那么清楚了。

什么是FPGA?

所谓FPGA,即“现场可编程门阵列”(Field Programmable Gate Array)的简称。它是一种开拓者在短光阴内使用小我PC就可以在其上面实现自己想要的功能,而且可以多次重写的廉价设备。

事实上, FPGA已经获得了举世大年夜多半用户的支持。在2005年时,在isuppli供给的查询造访申报中显示,ASIC和PLD (包孕FPGA可编程产品) 的贩卖量排名中,天下前五名里有两个是FPGA供应商。在业界中,美国XILINX排名天下第一位,IBM排名天下第二位,美国Altera排名天下第四位。

出生背景

Xilinx首创了FPGA这一立异性的技巧,并于1985年头?年月次推出商业化产品“XC2000”。

当时的半导体器件以CMOS LSI为主流,接踵呈现了大年夜规模的逻辑系统。“门阵列”是当时将逻辑系统LSI化的最简单措施。门阵列是指由半导体厂商筹备出已经在硅片上形成了被称为基础单元的逻辑门的母板,经由过程按照用户盼望的电路进行布线,在母板上形成电路的半客户定制品芯片。虽然是ASIC中设计和开拓的资源和周期最短的,但仍必要几个礼拜的开拓光阴。

另一方面,从PROM派生出来的现场可编程器件PLA获得广泛利用。PLA为一个逻辑器件,用户进行现场(利用领域)编程。PLA因此集成布局为特性的逻辑LSI,它能够经由过程与PROM法度榜样相同的设备,写入连接信息。然后,EPROM和EEPROM之类的新设备接踵呈现,由于实用且轻易应用而广受迎接。然而,照样难以自由实现随意率性的大年夜规模逻辑,它们都只能起到帮助感化。

在FPGA出生的初期,谋略机钻研员是最先感想熏染到FPGA的伟大年夜上风的。在此之前,要想实现一个新谋略机体架构的设计设法主见,必须要开拓一个ASIC作为原型,在面板上安装很多个体积宏大年夜的IC。然则,与这些必要投入伟大年夜资源和精力的要领不合,一旦用户创建了具有多个FPGA的原型板,就可以急速运行您设计的新架构。而且,修正和变动规格也变得轻松简单。是以,许多新的架构应运而生是以,对可重构处置惩罚器的钻研和对新FPGA架构的钻研也开始发告竣长,在此之后,FPGA应用机动,适用性强的特性在通信/图像处置惩罚领域也大年夜获好评,并将其利用于路由器等通信收集的各类设备中。

关于FPGA的编程技巧

2000年头?年月,SRAM是当时主流的FPGA编程技巧,除此之外还有各类其他类型的FPGA编程技巧。

在20世纪80年代后期,呈现了一种具有与SRAM型FPGA不合观点的技巧,被称为“熔丝技巧”(反熔丝技巧)。在熔丝技巧中,电路的连接点是熔丝,经由过程烧掉落熔丝形成回路。反熔丝元件是一种只能编程一次的存储元件,一旦编程,它就会以低阻抗导通。听说它比SRAM器件更紧凑,可以实现高集成度、低阻抗的高速运行。熔丝技巧(反熔丝技巧)的弊端是不能重写,不能反复应用。此外,难以低落的价格也是其毛病。

与此同时,又一个新的器件“CPLD”宣布了。这是一个经由过程将多个小型 PLD 集成到一个 LSI 中形成的可以实现随意率性大年夜规模逻辑电路的PLD。与小规模PLD一样,非易掉性和可重写的易用性是CPLD的最大年夜特征。然则,CPLD在设计自由度方面不如FPGA高。

在1990年代,呈现了应用Flash memory的“FLASH型FPGA”。Flash型FPGA同时具备了SRAM技巧和反熔丝技巧的两大年夜有点,即可重写和非易掉性。然则,因为其构造和制造工序繁杂,难以前进集成度和低落价格。是以,Flash基础没有被用在大年夜规模、高速运行的FPGA中。

FPGA和PLD的架构

基于SRAM的FPGA和CPLD是今朝的主流工艺,高速和大年夜规模的利用应用基于SRAM的FPGA,对不必要高速和规模的利用轻易上手的CPLD是最相宜的。无论哪种,都有制造简单和价格便宜的优点。

FPGA设计不是简单的芯片钻研,主如果使用 FPGA 的模式进行其他行业产品的设计。 与 ASIC 不合,FPGA在通信行业的利用对照广泛。经由过程对举世FPGA产品市场以及相关供应商的阐发,结合当前我国的实际环境以及海内领先的FPGA产品可以发明相关技巧在未来的成长偏向,对我国科技水平的周全前进具有异常紧张的推动感化。

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