wykład 3

WYKŁAD 3. Układy PLD
Rodzina układów PLD
Programmable Logic Devices
SPLD
CPLD
FPGA
WYKŁAD 3. Układy FPGA: obszary zastosowań
Field Programmable Gate Array
 Komputery
 serwery
 jednostki wspomagające obliczenia
 sterowanie strumieniem danych
 grafika
 Przemysł
 algorytmy sterowania
 sieci komunikacyjne
 układy IO, peryferia
 Komunikacja bezprzewodowa
Praktycznie układy FPGA
 wi-fi
występują w każdej dziedzinie
 struktury komunikacji 3G
elektroniki
…
WYKŁAD 3. Układy FPGA
Field Programmable Gate Array
 Programowalny układ logiczny jest układem
półprzewodnikowym o programowalnej strukturze
wewnętrznej
producent
rodzina
typ
„3” trzecia
edycja
„5” pięć tysięcy elementów
logicznych
WYKŁAD 3. Układy FPGA: przykład systemu oznaczeń
WYKŁAD 3. Struktura wewnętrzna FPGA
FPGA zawierają rozmieszczone matrycowo różne bloki logiczne
 Poszczególne bloki są łączone ze sobą za pośrednictwem linii traktów
połączeniowych oraz programowalnych matryc kluczy połączeniowych
umieszczonych w miejscu krzyżowania się traktów poziomych i pionowych
WYKŁAD 3. Struktura wewnętrzna FPGA: Logic Array Block
tu kodujemy
funkcjonalność
WYKŁAD 3. Struktura wewnętrzna FPGA: matryca połączeń
tu znajduje się
LAB
WYKŁAD 3. Główne parametry
pamięci
funkcje DSP
procesory
mnożarki
cyfrowe przetwarzanie sygnałów
układy czasowo licznikowe
transmisja
WYKŁAD 3. Układy FPGA: bloki pamięciowe
W zależności od wizji projektanta bloki pamięciowe mogą
posiadać różną funkcjonalność
Przykład układu EP3C5
(a) posiada 46 bloków M9K, łącznie 423936 bitów czyli 52kB
(b) Projektant ma możliwość wykorzystania tej struktury jako
- Pamięć jednoportowa ram
- Pamięć dwuportowa ram
- Pamięć stała rom
- Pamięć FIFO
- Rejestr przesuwny
(c) jeśli jest taka potrzeba może wstępnie wypełnić dowolny obszar
pamięci
(d) szyny adresowe i danych pamięci dwuportowych mogą być
niezależne
(e) Do diagnostyki struktur pamięciowych można wykorzystać
narzędzie środowiska QUARTUS – „In system memory contrent
editor”
(f) Konfiguracje rozmiaru pamięci: od 8192x1 do 256x36
WYKŁAD 3. Układy FPGA: Sygnały kontrolne pamięci
WYKŁAD 3. Układy FPGA: Pamięć jednoportowa a dwuportowa
WYKŁAD 3. Układy FPGA: rejestr przesuwny
WYKŁAD 3. Układy FPGA: przykłady wykorzystania pamięci
Pamięć jednoportowa
- pamięć próbek
- pamięci podręczne procesorów
- tablice stałych
- generatory przebiegu
- automaty
Pamięć dwuportowa
- wymiana danych między systemami o różnych
prędkościach
- jednostki przetwarzania informacji
Rejestry przesuwne
- pamięci FIFO
- implementacje stosu
- akwizycja danych bez jawnego adresowania
- filtry cyfrowe
WYKŁAD 3. Mnożarki
ogólna struktura
Mnożarka dla danych typu
BYTE
Mnożarka dla danych typu floating-point
IEEE754
WYKŁAD 3. DLACZEGO FPGA
1. W przypadku zmian koncepcyjnych, poprawek wymianie
podlega struktura a nie płytka czy układ scalony
2. Jeden układ FPGA zajmuje zdecydowanie mniej przestrzeni niż
kilkanaście standardowych układów wykonawczych co wpływa
na redukcję kosztów
3. Testowanie układów czy finalnych rozwiązań jest wspomagane
przez środowisko projektowe QUARTUS
4. Można tworzyć własne niepowtarzalne struktury cyfrowe pod
względem budowy i funkcjonalności, co wpływa na skrócenie
czasu między pomysłem a sprzedażą
Dlaczego nie stosować
procesorów ?
WYKŁAD 3. DLACZEGO FPGA
Procesory działają
sekwencyjnie a
1
układy FPGA mogą działać
równolegle
Struktura procesorów jest
niezmienna
2
w układach FPGA tę
strukturę można zmieniać