ПЛИС Xilinx семейства Virtex™ (ref-14924)

Посмотреть архив целиком

ПЛИС семейства Virtex


1. Особенности


Высокопроизводительные, большой емкости, программируемые пользователем логические интегральные схемы с архитектурой FPGA (Field Programmable Gate Arrays):

емкость от 50К до 1М системных вентилей;

системная производительность до 200 МГц;

совместимы с шиной PCI 66 МГц;

поддерживают функцию Hot-swap для Compact PCI.

Поддержка большинства стандартов ввода-вывода (технология SelectIO™):

16 высокопроизводительных стандартов ввода — вывода;

прямое подключение к ZBTRAM устройствам.

Встроенные цепи управления тактированием:

четыре встроенных модуля автоподстройки задержек (DLL -delay-locked loop) для расширенного управления тактовыми сигналами как внутри кристалла, так и всего устройства;

— четыре глобальные сети распределения тактовых сигналов с малыми разбегами фронтов, плюс 24 локальные тактовые сети.

Иерархическая система элементов памяти:

на базе 4-входовых таблиц преобразования (4-LUT - - Look-Up Table), конфигурируемых либо как 16-битовое ОЗУ (Random Access Memory), либо как 16-разрядный сдвиговый регистр;

— встроенная блочная память, каждый блок конфигурируется как синхронное двухпортовое ОЗУ емкостью 4 Кбит;

— быстрые интерфейсы к внешнему высокопроизводительному ОЗУ.


• Гибкая архитектура с балансом быстродействия и плотности упаковки логики:

специальная логика ускоренного переноса для высокоскоростных арифметических операций;

специальная поддержка умножителей;

каскадируемые цепочки для функций с большим количеством входов;

многочисленные регистры/защелки с разрешением тактирования и синхронные/асинхронные цепи установки и сброса;

внутренние шины с тремя состояниями;

логика периферийного сканирования в соответствии со стандартом IEEE1149.1;

датчик температуры кристалла.

Проектирование осуществляется пакетами программного обеспечения Foundationи Alliance Series, работающими на ПК или рабочей станции.

• Конфигурация кристалла хранится во внешнем ПЗУ, и загружается в кристалл после включения питания автоматически или принудительно:

  • неограниченное число циклов загрузки,

  • четыре режима загрузки.

• Производятся по 0.22-мкм КМОП-технологии с 5-слойной металлизацией на основе статического ОЗУ.

• 100%-ное фабричное тестирование.





2. Описание


Семейство FPGA Virtex™ позволяет реализовать высокопроизводи­тельные, большой емкости, цифровые устройства на одном кристалле. Рез­кое увеличение эффективности реализаций достигнуто благодаря новой архитектуре, более эффективной для размещения и трассировки элемен­тов, а также производству кристаллов на основе 0.22-мкм процесса с пя­тью слоями металлизации. Все это позволяет использовать кристаллы Virtex как альтернативу масочно-программируемым вентильным матри­цам. В состав семейства Virtex входят девять микросхем, отличающихся логической емкостью (Табл. 1).


Таблица 1. Основные характеристики семейства Virtex.

Прибор

Системные вентили

Матрица КЛБ

Логические ячейки

Число доступных входов-выходов

Блочная память [бит]

Память на базе LUT [бит]

XCV50

57 906

16x24

1 728

180

32 768

24 576

XCV100

108 904

20x30

2 700

180

40 960

38 400

XCV150

164 676

24x36

3 888

260

49 152

55 296

XCV200

236 666

28x42

5 292

284

57 344

75 264

XCV300

322 970

32x48

6 912

316

65 536

98 304

XCV400

468 252

40x60

10 800

404

81 920

153 600

XCV600

661 111

48x72

15 552

512

98 304

221 184

XCV800

888 439

56x84

21 168

512

114 688

301 056

XCV1000

1 124 022

64x96

27 648

512

131 072

393 216


Созданное на основе опыта, приобретенного при разработках предыду­щих серий FPGA, семейство Virtex является революционным шагом вперед, определяющим новые стандарты в производстве программируемой логики. Сочетая большое разнообразие новых системных свойств, иерархию высоко­скоростных и гибких трассировочных ресурсов с передовой кремниевой тех­нологией изготовления, семейство Virtex предоставляет разработчику широ­кие возможности реализации быстродействующих, большой логической ем­кости цифровых устройств, при значительном снижении времени разработки.


3. Обзор архитектуры семейства Virtex


Основными особенностями архитектуры кристаллов семейства Virtex являются гибкость и регулярность. Кристаллы состоят из матрицы КЛБ (Конфигурируемый Логический Блок), которая окружена программируе­мыми блоками ввода-вывода (БВВ). Все соединения между основными элементами (КЛБ, БВВ) осуществляются с помощью набора иерархичес­ких высокоскоростных программируемых трассировочных ресурсов. Изобилие таких ресурсов позволяет реализовывать на кристалле семейст­ва Virtex даже самые громоздкие и сложные проекты.

Кристаллы семейства Virtex производятся на основе статического ОЗУ (Static Random Access MemorySRAM), поэтому функционирование кри­сталлов определяется загружаемыми во внутренние ячейки памяти конфи­гурационными данными. Конфигурационные данные могут загружаться в кристалл несколькими способами. В ведущем последовательном режиме (Master Serial) загрузка осуществляется из внешнего ОЗУ и полностью уп­равляется самой FPGA Virtex. В других режимах управление загрузкой осу­ществляется внешними устройствами (режимы Select-MAP™, подчинен­ный-последовательный (Slave Serial и JTAG).

Конфигурационные данные создаются пользователем при помощи программного обеспечения проектирования Xilinx Foundation и Alliance Series. Программное обеспечение включает в себя схемный и текстовый ввод, моделирование, автоматическое и ручное размещение и трассировку, создание, загрузку и верификацию загрузочных данных.

3.1. Быстродействие

Кристаллы Virtex обеспечивают более высокую производительность, чем предыдущие поколения FPGA. Проекты могут работать на системных частотах до 200 МГц, включая блоки ввода-вывода. Блоки ввода-вывода Virtex полностью соответствуют спецификациям PCI-шины, поэтому кри­сталл позволяет реализовывать интерфейсные схемы, работающие на час­тоте 33 МГц или 66 МГц. В дополнение к этому кристаллы Virtex удовле­творяют требованию «hot-swap» для Compact PCI.

К настоящему времени кристаллы полностью протестированы на «эта­лонных» схемах. На основе тестов выявлено, что хотя производительность сильно зависит от конкретного проекта, большинство проектов работают на частотах превышающих 100 МГц и могут достигать системных частот до 200 МГц. В Табл. 2 представлены производительности некоторых стандартных функций, реализованных на кристаллах с градацией быстродействия '6'.

В отличие от предыдущих семейств ПЛИС фирмы «Xilinx», в сериях Virtex™ и Spartan™ градация по быстродействию обозначается классом, а не задержкой на логическую ячейку. Соответственно, в семействах Virtex™ и Spartan™ чем больше класс, тем выше быстродействие.


4. Описание архитектуры


4.1. Матрица Virtex

Программируемая пользователем вентильная матрицу серии Virtex пока­зана на Рис. I. Соединение между КЛБ осуществляется с помощью главных трассировочных матриц — ГТМ. ГТМ — это матрица программируемых транзисторных двунаправленных переключателей, расположенных на пере­сечении горизонтальных и вертикальных линий связи. Каждый КЛБ окру­жен локальными линиями связи (VersaBlock™), которые позволяют осуще­ствить соединения с матрицей ГТМ.


Таблица 2. Производительность стандартных функций Virtex-6


Функция

Разрядность [бит]

Производительность

Внутрисистемная производительность

Сумматор

16

5.0 нс

64

7.2 нс

Конвейерный умножитель

8х8

5.1 нс

16х16

6.0 нс

Декодер адреса

16

4.4 нс

64

6.4 нс

Мультиплексор

16:1

5.4 нс

Схема контроля по четности

9

4.1 нс

18

5.0 нс

36

6.9 нс

Системная производительность

Стандарт HSTL Class IV


200МГц

Стандарт LVTTL


180МГц




DLL

Блоки ввода-вывода (БВВ)

DLL

Блоки ввода-вывода (БВВ)

Versa Ring

Блоки ввода-вывода (БВВ)

Versa Ring

Блочная память

Матрица КЛБ

Блочная память

Versa Ring


Versa Ring


DLL

Блоки ввода-вывода (БВВ)

DLL


Случайные файлы

Файл
113300.rtf
29603.rtf
nadya.doc
28819-1.rtf
66590.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.