www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Современные ПЛИС фирмы XILINX: серия VIRTEX. Справочные данные

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Применение микросхем

Комментарии к статье Комментарии к статье

В 2014 году американская фирма Xilinx отмечает 30-летний юбилей. Уже на раннем этапе своего существования, в 1984 году, компания предложила новый тип логических микросхем - перепрограммируемые пользователем базовые матричные кристаллы (Field Programmable Gate Array, или FPGA). Микросхемы предоставили разработчику электронных устройств преимущества стандартных базовых матричных кристаллов и позволили при этом проектировать, конфигурировать, отлаживать, исправлять ошибки, а также реконфигурировать микросхему непосредственно на рабочем месте. В результате улучшилась гибкость устройства и значительно сократилось время его выхода на рынок готовой продукции. Каковы же достижения компании Xilinx на сегодняшний день?

Введение

Сегодня компания Xilinx выпускает несколько серий ПЛис. Они подразделяются на FPGA - перепрограммируемые пользователем базовые матричные кристаллы - и CPLD (Complex Programmable Logic Devices) - сложные программируемые логические устройства. В каждой серии - от одного до нескольких семейств, содержащих, в свою очередь, микросхемы, различающиеся емкостью, быстродействием, типом корпусов (см. рисунок). Основные особенности ПЛИС фирмы Xilinx (по состоянию на начало 2004 года):

• значительный объем ресурсов: более 10 млн. системных вентилей на кристалл;
• высокая производительность: системные частоты свыше 400 МГц;
• перспективная технология изготовления: топологические нормы до 90 нм, девятислойная металлизация, в том числе медью;
• высокая гибкость архитектуры с множеством системных особенностей: внутренними распределенными и блочными ОЗУ, логикой ускоренного переноса, внутренними буферами с третьим состоянием и т. п.;
• возможность инициализации и верификации через JTAG;
• возможность программирования непосредственно в системе;
• широкая номенклатура: от недорогих и относительно простых микросхем для реализации крупносерийных логических проектов до очень сложных для проектов создания средств высокоскоростной цифровой обработки сигналов, моделирования и макетирования новых типов процессоров, вычислительных устройств и т. п.;
• короткий цикл проектирования и малое время компиляции;
• недорогие средства проектирования (в том числе и бесплатные).

Компания Xilinx выпускает ПЛИС на основе трех типов памяти:

• СОЗУ (FPGA-типа). При этом конфигурация схемы хранится во внутреннем, "теневом", ОЗУ, а инициализация осуществляется из внешнего массива памяти. Конфигурационная последовательность (bitstream) может быть загружена в FPGA непосредственно в системе и перегружена неограниченное число раз. Инициализация ПЛИС производится автоматически из внешнего загрузочного ПЗУ при подаче напряжения питания или принудительно по специальному сигналу. Процесс инициализации занимает 20-200 мс, в течение которых выводы ПЛИС находятся в высокоомном состоянии (подтянуты к логической единице). К ПЛИС этого типа относятся микросхемы серий Virtex, Spartan;
• флэш-памяти. Конфигурация хранится во внутренней энергонезависимой флэш-памяти и в любой момент может быть перезаписана непосредственно из ПК через JTAG-порт, что исключает необходимость применения программатора. Через JTAG обеспечивается и внутреннее тестирование схемы. По этой технологии выполнены CPLD семейства XC9500;
• ЭСРПЗУ. В таких ПЛИС конфигурация хранится во внутреннем энергонезависимом ЭСРПЗУ, и в любой момент ее можно перезаписать непосредственно из ПК. По этой технологии выполнены CPLD семейства CoolRunner.

На этапе отладки конфигурация может загружаться с компьютера с помощью кабелей трех видов: MultiPRO Desktop Tool, Parallel Cable IV и MultiLinx Cable. Все кабели поддерживают программирование микросхем CPLD no JTAG-порту. При выборе кабеля необходимо учитывать их свойства, приводимые ниже:

MultiPRO Desktop Tool подключается к параллельному порту ПК, поддерживает внутрисистемное программирование/конфигурирование всех ПЛИС Xilinx, а также автономное программирование ПЛИС семейства CoolRunner-ll и ППЗУ серий XC18V00 и PlatformFlash. При этом наличие в одном комплекте как самого программатора, так и загрузочного кабеля позволило снизить стоимость комплекта средств для отладки и программирования;

Parallel Cable IV подключается к параллельному порту ПК, поддерживает загрузку FPGA и программирование CPLD, а также обратное считывание конфигурации через JTAG-порт. Напряжение питания подается от внешнего 5-В источника. В поставку кабеля включен переходник, предназначенный для подачи напряжения питания на кабель от PS/2 порта компьютера;

MultiLinx Cable подключается к порту RS-232 ПК или рабочей станции, а также к USB-порту ПК. Напряжение питания (5; 3,3; 2,5 В) подается с платы.

Современные ПЛИС фирмы XILINX: серия VIRTEX. Справочные данные. ПЛИС компании Xilinx

Рис. 1. ПЛИС компании Xilinx

Xilinx предлагает полный набор программного обеспечения, позволяющего реализовать проект на базе выпускаемых ПЛис. Программное обеспечение включает в себя схемотехнический и текстовый ввод, VHDL/Verilog синтез, функциональное моделирование, трассировщик кристаллов, моделирование после трассировки и многое другое. Кроме того, фирма Xilinx разрабатывает специализированные модули, так называемые логические ядра, которые могут быть использованы как библиотечные элементы при проектировании устройств на базе ПЛис.

Краткая классификация современных микросхем фирмы XILINX

На сегодняшний день наиболее перспективны следующие ПЛИС фирмы Xilinx:

• FPGA серии Virtex;
• FPGA серии Spartan, за исключением микросхем семейств Spartan (напряжение питания 5 В) и Spartan-XL (3,3 В);
• CPLD серии XC9500;
• CPLD серии CoolRunner-ll.

Применение в новых разработках других выпускаемых сейчас серий ПЛИС фирмы Xilinx не рекомендуется. Поэтому их рассматривать не будем.

Серия VIRTEX

В состав FPGA-микросхем серии входят четыре семейства: Virtex, Virtex-E, Virtex-ll и Virtex-ll Pro. Выпущенные в конце 1998 года микросхемы серии Virtex позволили расширить традиционные свойства ПЛИС FPGA-типа за счет мощного набора свойств, позволяющих решать проблемы проектирования высокопроизводительных систем. FPGA-микросхемы серии характеризуются гибкой архитектурой, состоящей из матрицы конфигурируемых логических блоков (Configurable Logic Blocks - CLB), окруженных программируемыми блоками ввода-вывода (Input-Output Blocks - ЮВ). Специальная логика ускоренного переноса для выполнения высокоскоростных арифметических операций, специальная поддержка умножителей, каскадируемые цепочки для функций с большим числом входов, многочисленные регистры/защелки с разрешением тактирования и синхронным/асинхронным сбросом и установкой, внутренние шины с тремя состояниями обеспечивают баланс быстродействия и плотности упаковки логики.

Иерархическая система элементов памяти микросхем серии включает: распределенную память на базе четырехвходовых таблиц преобразования (4-LUT - Look-Up Table), конфигурируемых либо как 16-бит ОЗУ, либо как 16-бит сдвиговый регистр; встроенную блочную память (каждый блок конфигурируется как синхронное двухпортовое ОЗУ) и интерфейсы к модулям внешней памяти. ПЛИС серии поддерживают большинство стандартов ввода-вывода (технология SelectIO™), a FPGA более поздних семейств - стандарты дифференциальной передачи сигналов - LVDS (Low-Voltage Differential Signaling), BLVDS (Bus LVDS), LVPECL (Low-Voltage Positive Emitter-Coupled Logic). Предусмотрены быстродействующие встроенные цепи управления синхронизацией. Проектирование осуществляется работающим на ПК или рабочей станции пакетом программного обеспечения ISE (Integrated Software Environment): ISE BaseX, ISE Foundation, ISE Alliance. Производятся микросхемы серии Virtex с топологическими нормами 0,22-0,15 мкм и многослойной металлизацией. Все микросхемы серии проходят 100%-ное заводское тестирование.

Рассмотрим подробнее основные семейства микросхем, входящих в серию Virtex.

Семейство Virtex - четвертое поколение FPGA-микросхем после выпуска в 1984 году первой ПЛИС этого типа. FPGA-микросхемы семейства впервые позволили реализовать не только обычные логические функции, но и операции, выполняемые до сих пор отдельными специализированными изделиями. Благодаря появлению семейства Virtex FPGA-микросхемы перешли из разряда связующих логических схем в разряд программируемых устройств, служащих центром цифровых систем.

Главные особенности ПЛИС семейства Virtex: высокая производительность (до 200 МГц), большая логическая емкость (50 тыс.-1 млн. системных вентилей), напряжение питания ядра 2,5 В, совместимость с шиной PCI 66 МГц, поддержка функции "горячей замены" для Compact PCI (табл.1). Микросхемы семейства поддерживают 16 высокопроизводительных стандартов ввода-вывода, в том числе LVTTL, LVCMOS2, PCI33, PCI66, GTL/GTL+, SSTL, HSTL, AGP и СТТ, а также прямое подключение KZBTRAM-устройствам. Встроенные цепи управления синхронизацией содержат четыре встроенных модуля автоподстройки задержек (DLL-Delay-Locked Loop) и четыре глобальные сети распределения тактовых сигналов с малыми разбегами фронтов плюс 24 локальные тактовые сети. Каждый блок встроенной памяти конфигурируется как синхронное двухпортовое 4-Кбит ОЗУ (максимальная суммарная емкость 128 Кбит).

Таблица 1. Параметры микросхем семейства Virtex

Параметр XCV50 XCV100 XCV150 XCV200 XCV300 XCV1000 XCV1000 XCV800 XCV150
Матрица КЛБ 16x24 20x30 24x36 28x42 32x48 40x60 48x72 56x84 64x96
Число логических ячеек 1728 2700 3888 5292 6912 10800 15552 21168 27648
Число системных вентилей 57906 108904 164674 236666 322970 468252 661111 888439 1124022
Объем блочной памяти, бит 32768 40960 49152 57344 65536 81920 98304 114688 131072
Объем распределенной памяти, бит 24576 38400 55296 75264 98304 153600 221184 301056 393216
Число DLL-элементов 4
Число поддерживаемых стандартов ввода-вывода 17
Градация по быстродействию, класс 4,5,6
Число пользовательских контактов, макс. (МЧПК) 180 180 260 284 316 404 512 512 512
МЧПК в корпусах CS144 (12x12 мм) 94 94 _ _ _ _ _ _ _
TQ144 (20x20 мм) 98 98 - - - - - - -
PQ240/HQ240 (32x32 мм) 166 166 166 166 166 166 166 166 -
BG256 (27x27 мм) 180 180 180 180 - - - - -
BG352 (35x35 мм) - - 260 260 260 - - - -
BG432 (40x40 мм) - - - - 316 316 316 316 -
BG560 (42,5x42,5 мм) - - - - - 404 404 404 404
FG256 (17x17 мм) 176 176 176 176 - - - - -
FG456 (23x23 мм) - - 260 284 312 - - - -
FG676 (27x27 мм) - - - - - 404 444 444 -
FG680 (40x40 мм) - - - - - - 512 512 512

Изготавливаются микросхемы семейства по 0,22-мкм КМОП-техноло-гии с пятислойной металлизацией.

Семейство Virtex-E, выпущенное уже в сентябре 1999 года, по своим характеристикам и свойствам сопоставимо со специализированными ASIC. FPGA-микросхемы семейства предназначены для систем обмена данными и цифровой обработки сигнала. В сравнении с микросхемами первого семейства они характеризуются более высокой производительностью (системная частота до 320 МГц) и большей логической емкостью (свыше 2 млн. системных вентилей, табл.2). Подобно предыдущему семейству, технология SelectIO™ обеспечивает поддержку многочисленных стандартов ввода-вывода, в том числе впервые и стандартов дифференциальной передачи - LVDS, BLVDS, LVPECL. Микросхемы семейства поддерживают 32/64-бит, 33/66-МГц PCI. Напряжение питания ядра 1,8 В. Иерархическая трехуровневая система памяти по структуре та же, что и в предыдущем семействе. Но максимальная емкость блочной памяти увеличена в 8,75 раз - до 1120 кбит. Предусмотрены также быстрые интерфейсы к таким внешним высокопроизводительным ОЗУ, как 200-МГц ZBTSRAM и 200-Мбит/с DDR SDRAM.
Появление микросхем семейства Virtex-E оказалось возможным благодаря переходу от 0,22-мкм КМОП-технологии с пятислойной металлизацией к 0,18-мкм процессам и шестислойной металлизации.

Таким образом, в микросхемах этого семейства, в сравнении с Virtex, увеличены:

• эквивалентная логическая емкость (в три раза);
• число поддерживаемых стандартов ввода-вывода (с 17 до 20);
• максимальное число пользовательских контактов ввода-вывода (в 1,5 раза-с 512 до 804);
• быстродействие блоков ввода-вывода (в 1,5 раза - с 200 до 320 МГц);
• число встроенных модулей автоподстройки задержек - DLL-модулей (в два раза - с четырех до восьми);
• число пользовательских блоков ввода-вывода (до 560).

Таблица 2. Параметры микросхем семейства Virtex-E

Параметр XCV50E XCV100E XCV200E XCV300E XCV400E XCV600E XCV200E XCV600E XCV300E
Матрица КЛБ 16x24 20x30 28x42 32x48 40x60 48x72 64x96 72x108 80x120
Число логических ячеек 1728 2700 5292 6912 10800 15552 27648 34992 43200
Число системных вентилей 71693 128236 306393 411955 569952 952 1569178 2188742 2541952
Объем блочной памяти, бит 65536 81920 114688 131072 163840 294912 393216 589824 655360
Объем распределeнной памяти, бит 24576 38400 75264 98304 153600 221184 393216 497664 614400
Число DLL-модулей 8
Число поддерживаемых стандартов ввода-вывода 20
Градация по быстродействию, класс 6,7,8
Максимальное число пользовательских контактов (МЧПК) 176 176 284 316 404 512 660 724 804
МЧПК в корпусах CS144 (12x12 мм) 94 94 94 _ _ _ _ _ _
PQ240/HQ240 (32x32 мм) 158 158 158 158 158 158 158 - -
BG352 (35x35 мм) - 196 260 260 - - - - -
BG432 (40x40 мм) - - - 316 316 316 - - -
BG560 (42,5x42,5 мм) - - - - - - 404 404 404
FG256 (17x17 мм) 176 176 176 176 - - - - -
FG456(23x23 мм) - - 284 312 - - - - -
FG676 (27x27 мм) - - - - 404 444 - - -
FG680 (40x40 мм) - - - - - 512 512 512 512
FG860 (42,5x42,5 мм) - - - - - - 660 660 660
FG900 (31x31 мм) - -
-
- - 512 660 700 -
FG1156 (35x35 мм) - -
-
- - - 660 724 804

Многие высокопроизводительные сетевые системы и системы обработки изображения требуют ОЗУ большого объема. В ответ на это фирма Xilinx в начале 2000 года выпустила версию семейства Virtex-E с увеличенным объемом памяти - Virtex-EM (XCV504E и XCV812E).

Таблица 3. Параметры микросхем с увеличенным объемом блочной памяти семейства Virtex-EM

Параметр XCV405E XCV812E
Матрица КЛБ 40x60 56x84
Число логических ячеек 10 800 21168
Число системных вентилей 1373634 2348810
Объем блочной памяти, бит 573440 1146880
Объем распределeнной памяти, бит 153600 301056
Число DLL-модулей 8 8
Число поддерживаемых стандартов ввода-вывода 20 20
Градация по быстродействию, класс 6,7,8 6,7,8
МЧПК 404 556
МЧПК в корпусах BG560 (42,5x42,5 мм) 404 -
FG676 (27x27 мм) 404 -
FG900 (31x31 мм) - 556

Эти микросхемы - эффективная и надежная платформа для построения коммутационных систем со скоростью передачи 160 Гбит/с (табл.3). Высокая пропускная способность достигнута за счет увеличения объема двухпортовой блочной памяти до 1 Мбит и применения в шестислойной металлизации двух слоев (верхнего и распределения тактовых сигналов), выполненных по медной технологии.

Семейство Virtex-ll реализует новую идеологию формирования FPGA-платформ, позволяющую ПЛИС стать основным компонентом цифрового устройства. На одной микросхеме семейства Virtex-ll можно создать сложную цифровую систему логической емкостью до 8 млн. системных вентилей. При этом в сравнении с аналогичной по функциональности заказной интегральной схемой время разработки значительно сокращается. Семейство Virtex-ll включает 11 микросхем, различающихся логической eмкостью (табл.4).

Таблица 4. Основные параметры ПЛИС семейства Virtex-ll

Параметр XC2V40 XC2V80 XC2V250 XC2V50 XC2V1000 XC2V1500 XC2V2000 XC2V3000 XC2V4000 XC2V6000 XC2V8000
Число системных вентилей 40 80 250 500 1 M 1,5 M 2 М 3 М 4 М 6 M 8 М
Матрица КЛБ 8x8 16x8 24x16 32x24 40x32 48x40 56x48 64x56 80x72 96x88 112x104
Число логических ячеек 576 1152 3456 6912 11520 17280 24192 32256 51840 76032 104832
Число регистров в КЛБ 512 1024 3072 6144 102430 15360 21504 28672 46080 67584 93184
Объем распределенной памяти, кбит 8 16 48 96 160 240 336 448 720 1056 1456
Объем блочной памяти, кбит 72 144 432 576 720 864 1008 1728 2160 2592 3024
Число умножителей 18x18 4 8 24 32 40 48 56 96 120 144 168
Число DCM-модулей 4 8 8 8 8 8 8 12 12 12 12
Тактовая частота DCM, МГц, мин./макс. 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420
Градация по быстродействию, класс 4,5,6
МЧПК 88 120 200 264 432 528 624 720 912 1 104 1 108
Дифференциальные пары 44 60 100 132 216 264 312 360 456 552 554
МЧПК в корпусах CS144 (12x12 мм) 88 92 92 - - - - - - - -
BG575 (31x31 мм) - - - - 328 392 - - - - -
BG728 (35x35 мм) - - - - - - - 516 - - -
FG256 (17x17 мм) 88 120 172 172 172 - - - - - -
FG456 (23x23 мм) - - 200 264 324 - - - - - -
FG676 (27x27 мм) - - - - - 392 456 484 - - -
FF896 (31x31 мм) - - - - 432 528 624 - - - -
FF1152 (35x35 мм) - - - - - - - 720 824 824 824
FF1517 (40x40 мм) - - - - - - - - 912 1104 1108
BF957 (40x40 мм) - - - - - - 624 684 684 684 -

Семейство пригодно для проектирования широкого класса высокопроизводительных систем малой и высокой степени интеграции - таких, как устройства передачи данных и устройства цифровой обработки сигналов. На микросхемах семейства Virtex-ll реализуются законченные решения в области телекоммуникационных, сетевых систем, средств беспроводной связи, цифровой обработки сигналов с использованием интерфейсов с PCI, LVDS и DDR. Пример таких решений - реализация процессоров PowerPC 405 и MicroBlaze. Используемая для производства микросхем КМОП-тех-нология c топологическими нормами 0,12-0,15 мкм и восемью слоями металлизации позволяет реализовывать проекты с высоким быстродействием и малым энергопотреблением.

Логическая емкость микросхем семейства Virtex-ll составляет 40 тыс.-8 млн. системных вентилей на кристалле, внутренняя тактовая частота - превышает 400 МГц, скорость обмена данными -более 840 Мбит/с по одному контакту ввода-вывода. Объем распределенной памяти достигает 1,5 Мбит, встроенной памяти, реализуемой на блоках двухпортового ОЗУ емкостью 18 кбит каждый, - 3 Мбит. Предусмотрены интерфейсы к внешним модулям памяти типа DDR-SDRAM, QDR™-SRAM и Sigma RAM.

Микросхемы семейства содержат блоки умножителей 18x18 бит, до 93184 регистров/защелок с разрешением тактирования и синхронным/асинхронным сбросом и установкой и 93184 функциональных генератора (4-LUT). Управление синхронизацией обеспечивают до 12 модулей управления синхронизацией (DCM) и 16 мультиплексоров глобальных тактовых сигналов. Обеспечивается точная подстройка фронтов тактирующих сигналов, умножение, деление частоты, сдвиг фазы с высоким разрешением и защита от электромагнитных помех.

Используемая технология межсоединений Active Interconnect позволяет получать сегментированную структуру трассировки четвертого поколения с прогнозируемыми задержками, не зависящими от коэффициента разветвления по выходу.

До 1108 программируемых пользователем блоков ввода-вывода, 19 однополюсных и шесть дифференциальных стандартов ввода-вывода поддерживают большинство цифровых сигнальных стандартов. Встроенные входные и выходные регистры с удвоенной скоростью передачи данных обеспечивают передачу сигналов по стандарту LVDS со скоростью 840 Мбит/с. Программируемая нагрузочная способность по току - 2-24 мА на каждый вывод.

Импеданс каждого блока ввода-вывода программируется. Микросхемы Virtex-ll совместимы с шинами PCI-133/66/33 МГц. Возможны пять режимов загрузки конфигурации. Шифрование конфигурационной последовательности осуществляется по стандарту TRIPLE DES, поддержка конфигурирования - по стандарту IEEE 1532. Возможно частичное реконфигурирование. Напряжение питания ядра кристалла равно 1,5 В, блоков ввода-вывода - 1,5-3,3 В в зависимости от запрограммированного сигнального стандарта.

Изготавливаются микросхемы по КМОП-технологии с проектными нормами 0,15 мкм (длина канала быстродействующих транзисторов - 0,12 мкм) и восемью слоями металлизации.

Семейство Virtex-ll Pro предназначено для создания систем на основе интеллектуальных IP-ядер и заказных параметризируе-мых модулей. Микросхемы семейства оптимизированы под реализацию законченных решений в области телекоммуникаций, беспроводной связи, построения сетей, средств видео- и цифровой обработки сигналов. В архитектуре микросхем впервые предусмотрены многобитовые приемопередатчики RocketIO и процессорные ядра PowerPC. Изготавливаются они по КМОП-технологии с топологическими нормами 0,13 мкм и девятислойной медной металлизацией, позволившей уменьшить размеры кристалла и энергопотребление по сравнению с микросхемами предыдущих серий.

Таблица 5. Основные параметры ПЛИС семейства Virtex-ll Pro

Параметр XC2VP2 XC2VP4 XC2VP7 XC2VP20 XC2VP30 XC2VP40 XC2VP50 XC2VP70 XC2VP100 XC2VP125
Число встроенных блоков RocketIO 4 4 8 8 8 0, 12 0,16 16,2 0,2 0, 20, 24
Число ядер PowerPC 0 1 1 2 2 2 2 2 2 4
Матрица КЛБ 16x22 40x22 40x34 56x46 80x46 88x58 88x70 104x82 120x94 136x106
Число логических ячеек 3168 6768 11088 20880 30816 43632 53136 74448 99216 125136
Число регистров в КЛБ 2816 6016 9856 18560 27392 38784 47232 66176 88192 111232
Объем распределенной памяти, кбит 44 94 154 290 428 606 738 1034 1378 1738
Объем блочной памяти, кбит 216 504 792 1584 2 448 3456 4176 5904 7992 10008
Число умножителей 18x18 12 28 44 88 136 192 232 328 444 556
Число DCM-модулей 4 4 4 8 8 8 8 8 12 12
Тактовая частота DCM, МГц, мин./макс. 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 24/420 -
-
-
-
Градация по быстродействию, класс 5,6,7
МЧПК 204 348 396 564 692 804 852 996 1 164 1200
МЧПК в корпусах FG256 (17x17 мм) 140 140 - - - 416 - - - -
FG456 (23x23 мм) 156 248 248 - - 692 692 - - -
FG676 (27x27 мм) - - - 404 416 804 812 - - -
FF672 (27x27 мм) 204 348 396 - - - 852 964 - -
FF896 (31x31 мм) - - 396 556 556 - - 996 1040 1040
FF1152 (35x35 мм) - - - 564 644 - - - 1164 1200

Архитектура матриц Virtex-ll и Virtex-ll Pro одинакова. Совпадает и большинство технических характеристик (табл.5). Отличия микросхем двух семейств заключаются в следующем:

• меньшее предельное значение напряжения питания периферии: 2,5 В против 3,3 В для серии Virtex-ll;
• более высокое быстродействие Virtex-ll Pro;
• различные цоколевка и конфигурационная последовательность, хотя проекты, выполненные на микросхемах серии Virtex-ll, могут быть перенесены на микросхемы серии Virtex-ll Pro;

Серия Virtex-ll Pro - первое семейство ПЛИС с FPGA-архитектурой, в которой реализованы встроенные приемопередатчики RocketIO и процессорные ядра PPC405.

RocketIO представляет собой полностью дуплексный последовательный приемопередатчик (SERDES), поддерживающий соединения от 2 до 24 каналов с пропускной способностью от 622 Мбит/с до 3,125 Гбит/с. Скорость двунаправленной передачи данных -120 Гбайт/c. В каждом канале возможен режим внутренней петли обратной связи. Приемопередатчик располагает такими средствами, как встроенная схема формирования и восстановления тактовых сигналов (CDR), возможность выравнивания частоты путем введения/удаления символов, программируемое выделение запятой, 8-, 16- или 32-бит внутренний интерфейс, 8-/10-бит кодер и декодер. RocketIO совместим с протоколами передач Fibre Channel, Gigabit Ethernet, 10 Gb Attachment Unit Interface (XAUI) и широкополосными приемопередатчиками. Конфигурируемые пользователем значения внутреннего согласующего сопротивления приемника/передатчика составляют 50/75 Ом. Предусмотрены пять уровней выходного дифференциального напряжения, четыре уровня установки предыскажений по выбору. Напряжение питания приемопередатчика 2,5 В.

Процессорный блок PowerPC представляет собой встроенное ядро на тактовую частоту до 400 МГц с гарвардской архитектурой, пятикаскадным конвейерным трактом передачи данных, аппаратными средствами умножения/деления. Блок также содержит тридцать два 32-разрядных регистра общего назначения, ассоциативные двунаправленные схемы кэш-памяти команд и данных емкостью 16 Кбит каждая, блок управления памятью, 64-входовые буферы трансляции/просмотра (TLB - Translation Look aside Buffers), интерфейс встроенной специальной памяти. Размеры страницы могут изменяться в пределах от 1К до 16 Мбит. Имеется встроенный таймер. Процессорный блок поддерживает шинную архитектуру IBM CoreConnect, операции отладки и трассировки. Его энергопотребление мало: 0,9 мВт/MГц.

ПЛИС с FPGA-архитектурой серии Virtex, созданные на основе перспективной промышленной технологии, отличающиеся высокой производительностью и экономической эффективностью, - один из основных типов программируемых логических микросхем, используемых разработчиками всего мира. А с момента их выпуска, в марте 2002 года, фирма Xilinx отгрузила более 100 тыс. ядер PowerPC на основе FPGA-микросхем семейства Virtex-ll Pro.

Автор: М. Кузелин; Публикация: www.cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Применение микросхем.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Elektor Electronics 2000 (архив за год)

журналы Сам 2005 (архив за год)

книга Монтаж и испытание проводов вторичных цепей электроустановок. Штерн В.И., 1984

книга Радиолюбители - промышленности. Смирнов А.Д., 1973

статья Одушевленная монета, отвечающая на вопросы

статья Самоотключающийся блок питания

сборник Архив схем и сервис-мануалов телевизоров Рекорд

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]