(يېڭى ۋە ئەسلى) 3S200A-4FTG256C IC ئۆزەك XC3S200A-4FTG256C

مەھسۇلات خاسلىقى

 نەق مەيدان پروگرامما دەرۋازىسى

 A.مەيدان پروگرامما قىلغىلى بولىدىغان دەرۋازا(FPGA) is anتوپلاشتۇرۇلغان توك يولىلايىھەلەنگەندىن كېيىن خېرىدار ياكى لايىھىلىگۈچى تەرىپىدىن لايىھەلەنگەن - شۇڭلاشقا بۇ ئاتالغۇfield-programable.FPGA سەپلىمىسى ئادەتتە a ئارقىلىق بەلگىلىنىدۇقاتتىق دېتال چۈشەندۈرۈش تىلى(HDL) ، an غا ئىشلىتىلگەنگە ئوخشاشقوللىنىشچان ئالاھىدە توپلاشتۇرۇلغان توك يولى(ASIC).توك يولى دىئاگراممىسىئىلگىرى سەپلىمىنى ئېنىقلاشقا ئىشلىتىلگەن ، ئەمما بارلىققا كېلىشى سەۋەبىدىن بۇ ناھايىتى ئاز ئۇچرايدۇئېلېكترونلۇق لايىھىلەش ئاپتوماتلاشتۇرۇشقوراللار.

FPGAs بىر تۈركۈم سانلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇپروگرامما قىلغىلى بولىدۇ لوگىكىلىق چەكلىمىلەرھەمدە قايتا تەڭشىگىلى بولىدىغان ئۆز-ئارا ئۇلىنىشنىڭ قاتلاملىرى بولۇپ ، بۆلەكلەرنىڭ سىملىق ئۇلىنىشىغا يول قويىدۇ.لوگىكىلىق بۆلەكلەرنى مۇرەككەپ مەشغۇلات قىلىشقا بولىدۇبىرلەشتۈرۈش ئىقتىدارىياكى ئاددىي ھەرىكەت قىلىڭلوگىكىلىق دەرۋازاlikeANDۋەXOR.كۆپىنچە FPGAs دا لوگىكىلىق بۆلەكلەرمۇ بارئىچكى ساقلىغۇچ، بۇ ئاددىي بولۇشى مۇمكىنflip-flopsياكى تېخىمۇ مۇكەممەل ئىچكى ساقلىغۇچ.^[1]ئوخشىمىغان FPGA لارنى قايتا پروگرامما تۈزۈشكە بولىدۇلوگىكىلىق ئىقتىدارجانلىققايتا تەڭشىگىلى بولىدىغان ھېسابلاشئىجرا قىلىنغاندەككومپيۇتېر يۇمشاق دېتالى.

FPGAs نىڭ كۆرۈنەرلىك رولى بارقىستۇرما سىستېمائۇلارنىڭ يۇمشاق دېتال ئېچىشنى قاتتىق دېتال بىلەن بىرلا ۋاقىتتا قوزغىتىش ، تەرەققىياتنىڭ دەسلەپكى باسقۇچىدا سىستېما ئىقتىدار تەقلىد قىلىش ئىقتىدارىنى قوزغىتىش ۋە سىستېما قۇرۇلمىسىنى تاماملاشتىن بۇرۇن ھەر خىل سىستېما سىناقلىرى ۋە لايىھىلەش تەكرارلاش ئىمكانىيىتىگە ئىگە قىلىش سەۋەبىدىن ئېچىش.^[2]

تارىخ [تەھرىر]

FPGA كەسپى بارلىققا كەلدىپروگرامما ئوقۇغىلى بولىدىغان ئىچكى ساقلىغۇچ(PROM) andپروگرامما قىلغىلى بولىدىغان لوگىكىلىق ئۈسكۈنىلەر(PLDs).PROMs ۋە PLDs نىڭ ھەر ئىككىسى زاۋۇتتا ياكى ئېتىزدا (مەيدان پروگراممىلىق) تۈركۈملەپ پروگرامما تۈزۈش پۇرسىتىگە ئېرىشتى.^[3]

Altera1983-يىلى قۇرۇلغان بولۇپ ، 1984-يىلى بۇ ساھەدىكى تۇنجى قايتا پروگرامما قىلغىلى بولىدىغان لوگىكىلىق ئۈسكۈنە - EP300 نى يەتكۈزدى ، بۇ ئورالمىغا كۋارتس كۆزنىكى ئورنىتىلغان بولۇپ ، ئىشلەتكۈچىلەر ئۆلۈكتە ئۇلترا بىنەپشە چىراغ يېقىپ ، ئۆچۈرەلەيدۇ.EPROMئۈسكۈنىنىڭ سەپلىمىسىنى ساقلىغان ھۈجەيرىلەر.^[4]

Xilinxتۇنجى سودا خاراكتېرلىك ھاياتىي كۈچكە ئىگە ساھە پروگرامما تۈزۈشنى ئىشلەپچىقاردىgate array1985-يىلى^[3]- XC2064.^[5]XC2064 نىڭ دەرۋازا ئوتتۇرىسىدا پروگرامما قىلغىلى بولىدىغان دەرۋازىسى ۋە پروگرامما خاراكتېرلىك ئۆز-ئارا ئۇلىنىشى بار ، يېڭى تېخنىكا ۋە بازارنىڭ باشلىنىشى.^[6]XC2064 نىڭ 64 خىل تەڭشىگىلى بولىدىغان لوگىكىلىق بۆلەك (CLBs) بار بولۇپ ، ئىككى ئۈچ كىرگۈزگۈچ بارئىزدەش جەدۋىلى(LUTs).^[7]

1987-يىلى ،دېڭىز ئارمىيىسى ئۇرۇش مەركىزىستېۋ كاسسېلمان ئوتتۇرىغا قويغان 600،000 قايتا پروگرامغىلى بولىدىغان دەرۋازىنى يولغا قويىدىغان كومپيۇتېرنى تەرەققىي قىلدۇرۇش ئۈچۈن ئوتتۇرىغا قويغان سىناققا مەبلەغ سالغان.كاسسېلمان مۇۋەپپەقىيەتلىك بولۇپ ، بۇ سىستېمىغا مۇناسىۋەتلىك پاتېنت 1992-يىلى تارقىتىلغان.^[3]

Altera ۋە Xilinx ئۈزۈلمەي داۋاملىشىپ ، 1985-يىلىدىن 1990-يىللارنىڭ ئوتتۇرىلىرىغىچە تېز سۈرئەتتە ئۆسۈپ ، رىقابەتچىلەر ئۆسۈپ ، بازار ئۈلۈشىنىڭ زور بىر قىسمىنى ۋەيران قىلدى.1993-يىلغا كەلگەندە ، ئاكېل (ھازىرMicrosemi) بازارنىڭ تەخمىنەن 18 پىرسەنتىنى مۇلازىمەت قىلاتتى.^[6]

ئالدىنقى ئەسىرنىڭ 90-يىللىرى ، توك يولى مۇرەككەپلىكى ۋە ئىشلەپچىقىرىش مىقدارىدا FPGAs ئۈچۈن تېز ئېشىش دەۋرى ئىدى.90-يىللارنىڭ بېشىدا ، FPGAs ئاساسلىقى ئىشلىتىلگەنتېلېگرافۋەتور.ئون يىلنىڭ ئاخىرىدا ، FPGAs ئىستېمالچىلار ، ماشىنا ۋە سانائەت قوللىنىشچان پروگراممىلىرىغا كىرىش يولىنى تاپتى.^[8]

2013-يىلغا بارغاندا ، Altera (% 31) ، Actel (% 10) ۋە Xilinx (% 36) بىرلىكتە FPGA بازىرىنىڭ تەخمىنەن% 77 نى ئىگىلىدى.^[9]

مىكروسوفتقا ئوخشاش شىركەتلەر يۇقىرى ئىقتىدارلىق ، ھېسابلاش ئىقتىدارى كۈچلۈك سىستېمىلارنى تېزلىتىش ئۈچۈن FPGAs نى ئىشلىتىشكە باشلىدى.سانلىق مەلۇمات مەركەزلىرىthat operate theirBing ئىزدەش ماتورى), toھەر ۋاتتىكى ئىقتىدارئەۋزەللىكى FPGAs.^[10]مىكروسوفت FPGAs نى ئىشلىتىشكە باشلىدىتېزلىتىڭ2014-يىلى بىڭ ، 2018-يىلى ئۇلار ئۈچۈن باشقا سانلىق مەلۇمات مەركىزىنىڭ خىزمەت يۈكىگە FPGAs ئورۇنلاشتۇرۇشقا باشلىدىAzure بۇلۇت ھېسابلاشسۇپا.^[11]

تۆۋەندىكى ۋاقىت جەدۋىلى FPGA لايىھىسىنىڭ ئوخشىمىغان تەرەپلىرىدىكى ئىلگىرىلەشلەرنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ:

گەيتىس

• 1987: 9000 دەرۋازا ، شىلىنكىس^[6]
• 1992: 600،000 ، دېڭىز ئارمىيىسى ئۇرۇش بۆلۈمى^[3]
• 2000-يىللارنىڭ بېشىدا: مىليون^[8]
• 2013: 50 مىليون ، شىلىنكىس^[12]

بازار كۆلىمى

• 1985: تۇنجى سودا FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: 14 مىليون دوللار^[6]
• c.1993:> 385 مىليون دوللار^{[6][دەلىللەش مەغلۇپ بولدى]}
• 2005: 1 مىليارد 900 مىليون دوللار^[13]
• 2010-يىلدىكى مۆلچەر: 2 مىليارد 750 مىليون دوللار^[13]
• 2013: 5 مىليارد 400 مىليون دوللار^[14]
• 2020-يىلدىكى مۆلچەر: 9 مىليارد 800 مىليون دوللار^[14]

لايىھىلەش باشلىنىدۇ

A.لايىھىلەش باشلاشFPGA دا يولغا قويۇشنىڭ يېڭى ئىختىيارى لايىھىسى.

• 2005: 80,000^[15]
• 2008: 90,000^[16]

لايىھىلەش [تەھرىر]

ھازىرقى FPGA نىڭ بايلىق مەنبەسى كۆپلوگىكىلىق دەرۋازاۋە ئىچكى ساقلىغۇچ مۇرەككەپ رەقەملىك ھېسابلاشنى يولغا قويىدۇ.FPGA لايىھىلىگۈچىسى ناھايىتى تېز I / O نىسبىتى ۋە قوش يۆنىلىشلىك سانلىق مەلۇماتلارنى ئىشلىتىدۇئاپتوبۇستەڭشەش ۋاقتى ۋە ساقلاش ۋاقتى ئىچىدە ئۈنۈملۈك سانلىق مەلۇماتنىڭ توغرا ۋاقتىنى دەلىللەش بىر قىيىن مەسىلە بولۇپ قالىدۇ.

قەۋەت پىلانلاشبۇ ۋاقىت چەكلىمىسىنى قاندۇرۇش ئۈچۈن FPGAs ئىچىدىكى بايلىق تەقسىملەشنى قوزغىتىدۇ.FPGAs ھەر قانداق لوگىكىلىق ئىقتىدارنى ئىجرا قىلىشقا ئىشلىتىلىدۇASICئىجرا قىلالايدۇ.توشۇلغاندىن كېيىن ئىقتىدارنى يېڭىلاش ئىقتىدارى ،قىسمەن قايتا تەڭشەشلايىھەنىڭ بىر قىسمى^[17]ھەمدە ASIC لايىھىسىگە سېلىشتۇرغاندا قايتا-قايتا تەكرارلانمايدىغان قۇرۇلۇش تەننەرخى (ئادەتتە بىرلىك تەننەرخىنىڭ يۇقىرى بولۇشىغا قارىماي) نۇرغۇن قوللىنىشچان پروگراممىلارغا ئەۋزەللىك بىلەن تەمىنلەيدۇ.^[1]

بەزى FPGA لارنىڭ رەقەملىك ئىقتىداردىن باشقا ئوخشىتىش ئىقتىدارى بار.ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان ئوخشىتىش ئىقتىدارى پروگرامما تۈزۈشئۆلۈش نىسبىتىھەر بىر چىقىرىش ساندۇقىدا ، ئىنژېنېرنىڭ يېنىك يۈك قاچىلانغان ساندۇقلارغا تۆۋەن باھا قويۇشىغا يول قويىدۇringياكىcoupleقوبۇل قىلغىلى بولمايدۇ ، ھەمدە يۇقىرى سۈرئەتلىك قاناللارغا ئېغىر يۈك قاچىلانغان ساندۇقلارغا تېخىمۇ يۇقىرى سۈرئەت بەلگىلەش.^[18][19]كۋارتسمۇ كۆپ ئۇچرايدۇخرۇستال تەۋرىنىش، ئۆزەكتىكى قارشىلىق-سىغىمچانلىقى تەۋرىنىش ۋەباسقۇچ قۇلۇپلانغان ھالقىلارقىستۇرۇلغانتوك بېسىمى كونترول قىلىنىدىغان تەۋرىنىشسائەت ھاسىل قىلىش ۋە باشقۇرۇش شۇنداقلا يۇقىرى سۈرئەتلىك serializer-deserializer (SERDES) سائەت ۋە قوبۇللىغۇچ سائەتنى ئەسلىگە كەلتۈرۈش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ.بىر قەدەر كۆپ ئۇچرايدۇسېلىشتۇرۇشئۇلاش ئۈچۈن لايىھەلەنگەن كىرگۈزۈش ساندۇقىداپەرقلىق سىگنالchannels.بىر قانچە «ئارىلاش سىگنالFPGAs »ئەتراپنى بىرلەشتۈردىئوخشىتىشتىن رەقەملىك ئايلاندۇرغۇچ(ADCs) andرەقەملىك-ئوخشىتىش ئايلاندۇرغۇچ(DAC) ئوخشىشىپ كېتىدىغان سىگنال تەڭشىگۈچ بۆلەكلىرى ئارقىلىق ئۇلارنىڭ مەشغۇلات قىلىشىغا يول قويىدۇئۆزەك سىستېمىسى(SoC).^[20]بۇ خىل ئۈسكۈنىلەر FPGA ئارىسىدىكى سىزىقنى خىرەلەشتۈرىدۇ ، ئۇ رەقەملىك پروگرامما ۋە نۆلنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.مەيدان پروگرامما تۈزەلەيدىغان ئوخشىتىش گۇرۇپپىسى(FPAA) ، ئۇنىڭ ئىچكى پروگراممىلىق ئۆز-ئارا ئۇلىنىش رەختىدە ئوخشىتىش قىممىتى بار.

لوگىكىلىق چەكلىمىلەر [تەھرىر]

ئاساسلىق ماقالە:لوگىكا توسىقى

لوگىكىلىق كاتەكچىنىڭ ئاددىيلاشتۇرۇلغان مىسالى (LUT -ئىزدەش جەدۋىلى, FA -تولۇق قوشۇمچە, DFF -D تىپلىق flip-flop)

ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان FPGA قۇرۇلمىسى بىر تۈركۈم گۇرۇپپىلاردىن تەركىب تاپقانلوگىكىلىق چەكلىمىلەر.I / O padۋە يول لىنىيىسى.^[1]ئادەتتە ، بارلىق يۆنىلىشلىك قاناللارنىڭ كەڭلىكى ئوخشاش بولىدۇ (سىم سانى).كۆپ خىل I / O تاختىلىرى بىر قۇرنىڭ ئېگىزلىكىگە ياكى سانلار گۇرپىسىدىكى بىر ئىستوننىڭ كەڭلىكىگە ماس كېلىشى مۇمكىن.

«قوللىنىشچان توك يولى چوقۇم يېتەرلىك بايلىق بىلەن FPGA غا سىزىلىشى كېرەك.تەلەپ قىلىنغان CLBs / LABs ۋە I / Os نىڭ سانى لايىھىلەشتىن ئاسانلا بەلگىلىنىدىغان بولسىمۇ ، ئەمما ئوخشاش لوگىكىلىق لايىھەلەر ئارىسىدا ئېھتىياجلىق بولغان يول لىنىيىسىنىڭ سانىمۇ ئوخشىماسلىقى مۇمكىن.(مەسىلەن ، ئاcrossbar switcha دىن كۆپ يول يۈرۈشنى تەلەپ قىلىدۇsystolic arrayئوخشاش دەرۋازا سانى بىلەن.ئىشلىتىلمىگەن يول لىنىيىسى ھېچقانداق پايدا بەرمەيلا قىسمىنىڭ تەننەرخىنى ئاشۇرۇۋېتىدۇ (ۋە ئىقتىدارنى تۆۋەنلىتىدۇ) ، FPGA ئىشلەپچىقارغۇچىلار يېتەرلىك يول بىلەن تەمىنلەشكە تىرىشىدۇ ، بۇنداق بولغاندا نۇرغۇن لايىھەلەر ماس كېلىدۇ.ئىزدەش جەدۋىلى(LUTs) ۋە I / Os بولالايدۇيوللاندى.بۇ ھاسىل قىلىنغانلارغا ئوخشاش مۆلچەرلەر تەرىپىدىن بەلگىلىنىدۇئىجارە ھەققىنىڭ قائىدىسىياكى ھازىرقى لايىھەلەرنى سىناق قىلىش ئارقىلىق ».^[21]2018-يىلغا قەدەرتوردىكى ئۆزەكيۆنىلىش ۋە ئۆز-ئارا ئۇلىنىش قۇرۇلمىسى قۇرۇلۇۋاتىدۇ.^{[citation needed]}

ئادەتتە ، لوگىكىلىق بۆلەك بىر قانچە لوگىكىلىق ھۈجەيرىلەردىن تەركىب تاپىدۇ (ALM ، LE ، بۆلەك قاتارلىقلار).تىپىك كاتەكچە 4 كىرگۈزۈلگەن LUT ، afull adder(FA) and aD تىپلىق flip-flop.بۇلار ئۈچ كىرگۈزۈلگەن LUTs دەپ ئىككىگە ئايرىلىشى مۇمكىن.Inنورمال ھالەتبۇلار بىرىنچىسى ئارقىلىق 4 كىرگۈزۈلگەن LUT غا بىرلەشتۈرۈلگەنmultiplexer(mux).Inھېسابلاشھالەتتە ، ئۇلارنىڭ چىقىش ئېغىزى قوشۇلىدۇ.ھالەتنى تاللاش ئىككىنچى mux غا پروگرامما تۈزۈلگەن.چىقىرىشمۇ بولىدۇماس قەدەملىكياكىماس قەدەمسىز، ئۈچىنچى mux نىڭ پروگرامما تۈزۈشىگە ئاساسەن.ئەمەلىيەتتە ، خۇرۇچنىڭ پۈتۈن ياكى قىسمەنلىرى بولىدۇئىقتىدار سۈپىتىدە ساقلىنىدۇتېجەش ئۈچۈن LUT غا كىرىڭبوشلۇق.^[22][23][24]

قاتتىق بۆلەكلەر [تەھرىر]

زامانىۋى FPGA ئائىلىلىرى يۇقىرىدىكى ئىقتىدارنى كېڭەيتىپ ، كىرىمنىيغا مۇقىملاشتۇرۇلغان تېخىمۇ يۇقىرى ئىقتىدارلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.بۇ ئورتاق ئىقتىدارلارنىڭ توك يولىغا قىستۇرۇلۇشى تەلەپ قىلىنغان رايوننى ئازايتىدۇ ۋە لوگىكىلىق ئىپتىدائىي قۇرۇلۇشلارغا سېلىشتۇرغاندا ، بۇ ئىقتىدارلارنى تېزلىتىدۇ.بۇنىڭ مىساللىرى باركۆپەيتكۈچ, genericDSP بۆلەكلىرى,قىستۇرما بىر تەرەپ قىلغۇچ، يۇقىرى سۈرئەتلىك I / O لوگىكىسى ۋە قىستۇرۇلغانئەسلىمىلەر.

يۇقىرى سەپلىمىلىك FPGA يۇقىرى سۈرئەتنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇكۆپ گىگابايتلىق ئۆتكۈزگۈچۋەقاتتىق IP يادروسىدېگەندەكبىر تەرەپ قىلغۇچ,دائىرلىك تور ئوتتۇراھال زىيارەت كونترول ئورۇنلىرى,PCI/PCI Expressكونتروللىغۇچ ۋە تاشقى ئىچكى كونتروللىغۇچ.بۇ يادرولۇق پروگراممىلار رەخت بىلەن بىللە مەۋجۇت ، ئەمما ئۇلار ياسالغانtransistorsLUT نىڭ ئورنىغا ئۇلارنىڭ ASIC دەرىجىسى بارئىقتىدارۋەتوك سەرپىياتىزور مىقداردىكى رەخت بايلىقىنى ئىستېمال قىلماي ، تېخىمۇ كۆپ رەختنى قوللىنىشچان لوگىكا ئۈچۈن قويۇپ بېرىدۇ.كۆپ گىگابايتلىق ئۆتكۈزگۈچ يەنە يۇقىرى سۈرئەتلىك يۈرۈشلۈك زاپچاسلار ۋە تارقاقلاشتۇرغۇچلار بىلەن بىللە يۇقىرى ئىقتىدارلىق ئوخشىتىش كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىش توك يولىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، بۇ زاپچاسلار LUT دىن قۇرۇلمايدۇ.دېگەندەك يۇقىرى قاتلاملىق فىزىكىلىق قەۋەت (PHY) ئىقتىدارىقۇر كودلاشFPGA غا ئاساسەن ، قاتتىق لوگىكىدا تەرتىپلىگۈچ ۋە تارقاقلاشتۇرغۇچ بىلەن بىللە يولغا قويۇلۇشى مۇمكىن.