FPGA概述

FPGA概述


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前言


FPGA的工作原理主流的是采用SRAM工艺的LUT结构,LUT本质就是一个RAM,将真值表写入RAM,通过4或者6输入来定位ram中的真值表,然后输出。当FPGA启动时,就会读取flash或者其他存储器中的数据,把真值表写入ram中,当下电时,FPGA就是白片。

军用或者航天级别一般采用FLASH或者熔丝与反熔丝工艺的LUT。也就是说不同的使用场景,使用不同的工艺来设计LUT

一、发展趋势

SOPC,SOC是片上系统,SOPC,是加入了可编程P。

朝着低电压,芯片高密度,低功耗的方向发展。

硅片融合:

ARM、MCU:事务性处理。通用芯片

DSP:专注于计算。微型计算机系统,哈佛架构,数据总线和地址总线分开,取指程序和数据分别存储,取指和执行指令可以同时

PLD:门电路数量有限。

FPGA

ASIC:定制电路,相对与FPGA来说就是优化了FPGA的各种缺点。

GPU(图形处理单元):GPU 由多个核心组成,每个核心能够同时执行数千个数学运算。这种并行架构使 GPU 能够比 CPU 更快地处理复杂的数学计算.

二、FPGA的结构

主要有以下资源:IOB CLB DCM RAM 布线资源 硬核

2.1 IOB

IOB就是IO块分组,每一组IOB都有其各自的电气特性满足不同的需求

2.2 CLB

xilinx的CLB是基本逻辑单元,每一个CLB包含以下:

  • 可配置的开关矩阵:4或6个输入模块、多路复用器】触发器组成
  • 4或者6个SLICE:每个slice包含2个输入函数(LUT)、进位逻辑、算数逻辑、存储逻辑、函数复用器组成
  • 附加逻辑

2.3 DCM

DCM主要指DLL(延迟锁定环)、PLL、DSP处理核

2.4 块ram

2.5 布线资源

  • 全局资源:时钟和复位
  • 长线资源:BANK之间的高速信号和全局时钟信号
  • 短线资源:基本路基单元之间
  • 分布式资源:专业时钟、复位和控制信号线

2.6 专用硬IP

已经被验证好的IP,被嵌入到FPGA当中。相对软核有更低的稳定性、功耗等特点

总结

  • 硅片融合是发展趋势。
  • 熟悉不同器件在不同应用场景的优缺点
  • 熟悉FPGA内的资源有哪些
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