Post on 01-Mar-2019
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
wi-fi
struktury komunikacji 3G
…
Praktycznie układy FPGA
występują w każdej dziedzinie
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. 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. Główne parametry
pamięcifunkcje DSPprocesory
mnożarkicyfrowe przetwarzanie sygnałów
układy czasowo licznikowetransmisja
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: 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
Mnożarka dla danych typu floating-point
IEEE754
Mnożarka dla danych typu
BYTE
ogólna struktura
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 ?