Wykład 3

Technika Cyfrowa 2
wykład 3:
SIMD, CPLD, FPGA
Dr inż. Jacek Mazurkiewicz
Katedra Informatyki Technicznej
e-mail: [email protected]
PAL w zastosowaniu SIMD
Podstawowe struktury SIMD (1)
Podstawowe struktury SIMD (2)
Podstawowe struktury SIMD (3)
Podstawowe struktury SIMD (4)
Podstawowe struktury SIMD (5)
Efektywność 1
Efektywność 2
Graf zależności
Graf przepływu
Jakość
FPGA - Field Programmable Logic Devices
• proste układy PLD
• złożone układy CPLD – Complex PLD
• układy FPGA
CPLD i FPGA (1)
CPLD i FPGA (2)
CPLD – charakterystyka (1)
• programowalna matryca połączeń otoczona makrokomórkami
- PIA – Programmable Interconnect Array
- Macrocell
• makrokomórka:
- matryca AND-OR – typu PAL
- programowalne przerzutniki
- bramki OR i XOR
- multipleksery i bufory 3-stanowe
- sekcja „wypasionego” PAL-a
• bloki logiczne LAB – Logic Array Block
- matryca ekspanderów
- matryca makrokomórek – kilkanaście sztuk
- połączenie z PIA
- blok wejściowo-wyjściowy – I/O Control Block
CPLD – charakterystyka (2)
Miejsce dla FPGA
Gdzie będą służyć?
Ideowe podwaliny
Od CPLD do FPGA
FPGA - charakterystyka (1)
• prostokątna macierz elementów logicznych – komórki
• środowisko komutacyjne kanałów połączeniowych
• komórka struktury FPGA:
- uniwersalny układ kombinacyjny – dowolność funkcji logicznej
- kilka wejść, jedno lub dwa wyjścia
- przerzutniki, pomocnicze multipleksery
• uniwersalny układ kombinacyjny:
- struktura tablicowa – LUT – Look Up Table
- budowa LUT – ważna dla procedur syntezy logicznej
- dekompozycja funkcjonalna
FPGA – charakterystyka (2)
FPGA - charakterystyka (2)
Technologie FPGA (1)
Technologie FPGA (2)
Technologie FPGA (3)
Bloki logiczne SRAM
Matryce połączeń (1)
Matryce połączeń (2)
Matryce połączeń (3)
Multiplekser zamiast LUT
Multiplekser zamiast przerzutnika
Wbudowana pamięć
Pamięci - Klasyfikacja
• ROM
- Read Only Memory - za chwilę się osłabi
- PROM: Programmable ROM
- EPROM: Erasable Programmable ROM
- EEPROM: Electrically Erasable Programmable ROM
- EAPROM: Electrically Alterable PROM
• RAM
- Random Access Memory - podział też będzie:
- DRAM – Dynamic RAM
- SRAM – Static RAM
ROM - cechy
-
różne typy organizacji
szybkie
różne pojemności
„wsegda gotowa!”
nieulotna
fonty drukarek
BIOS-y (kiedyś)
technologia MOS
PROM - cechy
-
różne typy organizacji
bardzo szybkie
różne pojemności - małe
„wsegda gotowa!”
raz programowalna
programowanie off-line
kodery, dekodery
translatory
szyfrowanie
technologia TTL
EPROM - cechy
-
różne typy organizacji
wolne
duże pojemności
„wsegda gotowa!”
programowalna wiele razy
tranzystory z pływającą bramką
programowanie off-line - ultrafiolet
zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
gdzie dane się zmieniają
EEPROM - cechy
-
-
różne typy organizacji
wolne
duże pojemności
„wsegda gotowa!”
programowalna wiele
razy
programowanie on-line
kasowanie
i programowanie
elektryczne
gdzie dane się zmieniają
kasowanie blokowe
EAPROM - cechy
-
różne typy organizacji
wolne
duże pojemności
„wsegda gotowa!”
programowalna wiele razy
programowanie on-line
kasowanie i programowanie elektryczne
gdzie dane się zmieniają
kasowanie wybiórcze
SRAM - cechy
-
różne typy organizacji
szybkie
pojemności różne
przerzutnik bistabilny!
jest prąd = pamiętamy
-
brak prądu = brak pamiętania
nie trzeba odświeżać!
pamięć półprzewodnikowa
małe systemy - zamknięte
DRAM - cechy
- różne typy
organizacji
- szybkie
- pojemności różne
- kondensator!
- jest prąd = pamiętamy
- brak prądu = brak pamiętania
- trzeba odświeżać!
- pamięć półprzewodnikowa
- duże systemy - otwarte
Cechy rodzin pamięci - podsumowanie