(नया और मूल) स्टॉक में 3S200A-4FTG256C IC चिप XC3S200A-4FTG256C
उत्पाद विशेषताएं
| प्रकार | विवरण | चुनना |
| वर्ग | इंटीग्रेटेड सर्किट (आईसी) |
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| एमएफआर | एएमडी Xilinx |
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| शृंखला | स्पार्टन®-3ए |
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| पैकेट | ट्रे |
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| उत्पाद की स्थिति | सक्रिय |
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| प्रयोगशालाओं/सीएलबी की संख्या | 448 |
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| तर्क तत्वों/कोशिकाओं की संख्या | 4032 |
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| कुल रैम बिट्स | 294912 |
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| आई/ओ की संख्या | 195 |
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| गेटों की संख्या | 200000 |
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| वोल्टेज आपूर्ति | 1.14V ~ 1.26V |
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| माउन्टिंग का प्रकार | माउंट सतह |
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| परिचालन तापमान | 0°C ~ 85°C (TJ) |
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| पैकेज/केस | 256-एलबीजीए |
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| आपूर्तिकर्ता डिवाइस पैकेज | 256-एफटीबीजीए (17×17) |
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| आधार उत्पाद संख्या | XC3S200 |
क्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला
एक्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला(एफपीजीए) एकएकीकृत परिपथनिर्माण के बाद ग्राहक या डिजाइनर द्वारा कॉन्फ़िगर किए जाने के लिए डिज़ाइन किया गया - इसलिए यह शब्द हैक्षेत्र-प्रोग्रामेबल.एफपीजीए कॉन्फ़िगरेशन आम तौर पर एक का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जाता हैहार्डवेयर विवरण भाषा(एचडीएल), उसी के समान जो एक के लिए उपयोग किया जाता हैविशिष्ट एकीकृत परिपथ आवेदन(एएसआईसी)।सर्किट आरेखपहले कॉन्फ़िगरेशन को निर्दिष्ट करने के लिए उपयोग किया जाता था, लेकिन इसके आगमन के कारण यह तेजी से दुर्लभ हो गया हैइलेक्ट्रॉनिक डिजाइन स्वचालनऔजार।
FPGAs में एक सरणी होती हैनिर्देशयोग्य तर्क ब्लॉक, और पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य इंटरकनेक्ट का एक पदानुक्रम जो ब्लॉकों को एक साथ जोड़ने की अनुमति देता है।लॉजिक ब्लॉक को जटिल कार्य करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता हैसंयोजनात्मक कार्य, या सरल तरीके से कार्य करेंतर्क द्वारपसंदऔरऔरएक्सओआर.अधिकांश FPGAs में, लॉजिक ब्लॉक भी शामिल होते हैंस्मृति तत्व, जो सरल हो सकता हैफ्लिप फ्लॉपया स्मृति के अधिक पूर्ण ब्लॉक।[1]विभिन्न एफपीजीए को अलग-अलग लागू करने के लिए पुन: प्रोग्राम किया जा सकता हैतर्क कार्य, लचीलेपन की अनुमति देता हैपुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य कंप्यूटिंगजैसा कि इसमें प्रदर्शन किया गया हैकंप्यूटर सॉफ्टवेयर.
एफपीजीए की उल्लेखनीय भूमिका हैअंतः स्थापित प्रणालीहार्डवेयर के साथ-साथ सिस्टम सॉफ़्टवेयर विकास शुरू करने, विकास के बहुत प्रारंभिक चरण में सिस्टम प्रदर्शन सिमुलेशन को सक्षम करने और सिस्टम आर्किटेक्चर को अंतिम रूप देने से पहले विभिन्न सिस्टम परीक्षणों और डिज़ाइन पुनरावृत्तियों की अनुमति देने की उनकी क्षमता के कारण विकास।[2]
इतिहास[संपादन करना]
एफपीजीए उद्योग का उदय हुआप्रोग्रामयोग्य रीड-ओनली मेमोरी(प्रोम) औरप्रोग्राम करने योग्य तर्क उपकरण(पीएलडी)।PROM और PLD दोनों के पास किसी फ़ैक्टरी में या फ़ील्ड (फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल) में बैचों में प्रोग्राम किए जाने का विकल्प था।[3]
अल्टेरा1983 में स्थापित किया गया था और 1984 में उद्योग का पहला रिप्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस - EP300 - दिया गया था, जिसमें पैकेज में एक क्वार्ट्ज विंडो थी जो उपयोगकर्ताओं को मिटाने के लिए डाई पर एक अल्ट्रा-वायलेट लैंप चमकाने की अनुमति देती थी।ईपीरोमसेल जो डिवाइस कॉन्फ़िगरेशन को धारण करते हैं।[4]
Xilinxपहला व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल तैयार कियागेट सरणी1985 में[3]- XC2064.[5]XC2064 में प्रोग्रामयोग्य गेट और गेटों के बीच प्रोग्रामयोग्य इंटरकनेक्ट थे, जो एक नई तकनीक और बाजार की शुरुआत थी।[6]XC2064 में 64 कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक ब्लॉक (सीएलबी) थे, जिसमें दो तीन-इनपुट थेतालिकाओं को देखो(LUTs)।[7]
1987 में,नौसेना भूतल युद्ध केंद्रएक कंप्यूटर विकसित करने के लिए स्टीव कैसलमैन द्वारा प्रस्तावित एक प्रयोग को वित्त पोषित किया गया जो 600,000 रिप्रोग्रामेबल गेट्स को लागू करेगा।कैसलमैन सफल रहा और 1992 में सिस्टम से संबंधित एक पेटेंट जारी किया गया।[3]
अल्टेरा और एक्सिलिनक्स बिना किसी चुनौती के जारी रहे और 1985 से 1990 के दशक के मध्य तक तेजी से बढ़ते रहे, जब प्रतिस्पर्धी उभरे, जिससे उनकी बाजार हिस्सेदारी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खत्म हो गया।1993 तक, एक्टेल (अबमाइक्रोसेमी) लगभग 18 प्रतिशत बाज़ार में सेवा दे रहा था।[6]
1990 का दशक एफपीजीए के लिए सर्किट परिष्कार और उत्पादन की मात्रा दोनों में तीव्र वृद्धि का काल था।1990 के दशक की शुरुआत में, FPGAs का मुख्य रूप से उपयोग किया गया थादूरसंचारऔरनेटवर्किंग.दशक के अंत तक, FPGAs ने उपभोक्ता, ऑटोमोटिव और औद्योगिक अनुप्रयोगों में अपना रास्ता खोज लिया।[8]
2013 तक, अल्टेरा (31 प्रतिशत), एक्टेल (10 प्रतिशत) और एक्सिलिनक्स (36 प्रतिशत) ने मिलकर एफपीजीए बाजार का लगभग 77 प्रतिशत प्रतिनिधित्व किया।[9]
माइक्रोसॉफ्ट जैसी कंपनियों ने उच्च-प्रदर्शन, कम्प्यूटेशनल रूप से गहन प्रणालियों (जैसे) में तेजी लाने के लिए एफपीजीए का उपयोग करना शुरू कर दिया हैडेटा केंद्रजो उनका संचालन करते हैंबिंग सर्च इंजन), की वजहप्रदर्शन प्रति वाटएफपीजीए लाभ पहुंचाते हैं।[10]माइक्रोसॉफ्ट ने एफपीजीए का उपयोग शुरू कियातेजी लाने2014 में बिंग और 2018 में उनके लिए अन्य डेटा सेंटर वर्कलोड में FPGAs को तैनात करना शुरू कियानीला क्लाउड कम्प्यूटिंगप्लैटफ़ॉर्म।[11]
निम्नलिखित समय-सीमाएँ FPGA डिज़ाइन के विभिन्न पहलुओं में प्रगति दर्शाती हैं:
द्वार
- 1987: 9,000 गेट्स, Xilinx[6]
- 1992: 600,000, नौसेना भूतल युद्ध विभाग[3]
- 2000 के दशक की शुरुआत: लाखों[8]
- 2013: 50 मिलियन, Xilinx[12]
मार्केट के खरीददार और बेचने वाले
- 1985: पहला वाणिज्यिक FPGA: Xilinx XC2064[5][6]
- 1987: $14 मिलियन[6]
- सी।1993: >$385 मिलियन[6][असफल सत्यापन]
- 2005: $1.9 बिलियन[13]
- 2010 का अनुमान: $2.75 बिलियन[13]
- 2013: $5.4 बिलियन[14]
- 2020 अनुमान: $9.8 बिलियन[14]
डिजाइन शुरू होता है
एडिज़ाइन प्रारंभFPGA पर कार्यान्वयन के लिए एक नया कस्टम डिज़ाइन है।
डिज़ाइन[संपादन करना]
समसामयिक FPGAs के पास बड़े संसाधन हैंतर्क द्वारऔर जटिल डिजिटल संगणनाओं को लागू करने के लिए रैम ब्लॉक।चूँकि FPGA डिज़ाइन बहुत तेज़ I/O दरों और द्विदिशात्मक डेटा का उपयोग करते हैंबसों, सेटअप समय और होल्ड टाइम के भीतर वैध डेटा की सही टाइमिंग को सत्यापित करना एक चुनौती बन जाता है।
फर्श योजनाइन समय की बाधाओं को पूरा करने के लिए FPGAs के भीतर संसाधन आवंटन को सक्षम बनाता है।FPGAs का उपयोग किसी भी तार्किक फ़ंक्शन को लागू करने के लिए किया जा सकता हैएएसआईसीप्रदर्शन कर सकते हैं।शिपिंग के बाद कार्यक्षमता को अद्यतन करने की क्षमता,आंशिक पुन:विन्यासडिज़ाइन के एक हिस्से का[17]और ASIC डिज़ाइन के सापेक्ष कम गैर-आवर्ती इंजीनियरिंग लागत (आम तौर पर उच्च इकाई लागत के बावजूद), कई अनुप्रयोगों के लिए लाभ प्रदान करती है।[1]
कुछ FPGAs में डिजिटल फ़ंक्शंस के अलावा एनालॉग सुविधाएँ भी होती हैं।सबसे आम एनालॉग सुविधा प्रोग्रामयोग्य हैकई दरप्रत्येक आउटपुट पिन पर, इंजीनियर को हल्के ढंग से लोड किए गए पिन पर कम दरें निर्धारित करने की अनुमति मिलती है जो अन्यथा होतीअँगूठीयायुगलअस्वीकार्य रूप से, और उच्च गति वाले चैनलों पर भारी लोड वाले पिनों पर उच्च दर निर्धारित करना जो अन्यथा बहुत धीमी गति से चलेंगे।[18][19]क्वार्ट्ज भी आम हैं-क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, ऑन-चिप प्रतिरोध-कैपेसिटेंस ऑसिलेटर, औरचरण-बंद लूपएम्बेडेड के साथवोल्टेज-नियंत्रित ऑसिलेटरइसका उपयोग घड़ी निर्माण और प्रबंधन के साथ-साथ हाई-स्पीड सीरियलाइज़र-डिसेरियलाइज़र (एसईआरडीईएस) ट्रांसमिट घड़ियों और रिसीवर घड़ी रिकवरी के लिए किया जाता है।काफी सामान्य अंतर हैंकॉम्पैरेटरकनेक्ट करने के लिए डिज़ाइन किए गए इनपुट पिन परविभेदक संकेतनचैनल.कुछ "मिश्रित संकेतएफपीजीए" ने परिधीय को एकीकृत किया हैएनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर्स(एडीसी) औरडिजिटल-से-एनालॉग कनवर्टर्स(डीएसी) एनालॉग सिग्नल कंडीशनिंग ब्लॉक के साथ उन्हें संचालित करने की अनुमति देता हैसिस्टम- on- एक चिप(एसओसी)।[20]ऐसे उपकरण एफपीजीए के बीच की रेखा को धुंधला कर देते हैं, जो अपने आंतरिक प्रोग्रामयोग्य इंटरकनेक्ट फैब्रिक पर डिजिटल और शून्य रखता है, औरफ़ील्ड-प्रोग्रामयोग्य एनालॉग सरणी(एफपीएए), जो अपने आंतरिक प्रोग्रामेबल इंटरकनेक्ट फैब्रिक पर एनालॉग मान रखता है।
तर्क ब्लॉक[संपादन करना]
मुख्य लेख:तर्क ब्लॉक
लॉजिक सेल का सरलीकृत उदाहरण चित्रण (LUT -तालिका देखो, एफए -पूर्ण योजक, डीएफएफ -डी-टाइप फ्लिप-फ्लॉप)
सबसे आम एफपीजीए आर्किटेक्चर में एक सरणी होती हैतर्क ब्लॉक(विक्रेता के आधार पर कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक ब्लॉक, सीएलबी, या लॉजिक ऐरे ब्लॉक, एलएबी कहा जाता है),I/O पैड, और रूटिंग चैनल।[1]आम तौर पर, सभी रूटिंग चैनलों की चौड़ाई (तारों की संख्या) समान होती है।एकाधिक I/O पैड सरणी में एक पंक्ति की ऊंचाई या एक कॉलम की चौड़ाई में फिट हो सकते हैं।
“एक एप्लिकेशन सर्किट को पर्याप्त संसाधनों के साथ एफपीजीए में मैप किया जाना चाहिए।जबकि आवश्यक सीएलबी/एलएबी और आई/ओएस की संख्या डिज़ाइन से आसानी से निर्धारित की जाती है, समान मात्रा में तर्क वाले डिज़ाइनों के बीच भी आवश्यक रूटिंग ट्रैक की संख्या काफी भिन्न हो सकती है।(उदाहरण के लिए, एक्रॉसबार स्विचकी तुलना में बहुत अधिक रूटिंग की आवश्यकता होती हैसिस्टोलिक सरणीसमान गेट गिनती के साथ.चूंकि अप्रयुक्त रूटिंग ट्रैक बिना कोई लाभ प्रदान किए भाग की लागत को बढ़ाते हैं (और प्रदर्शन को कम करते हैं), एफपीजीए निर्माता केवल पर्याप्त ट्रैक प्रदान करने का प्रयास करते हैं ताकि अधिकांश डिज़ाइन जो कि के संदर्भ में फिट होंतालिकाओं को देखो(LUTs) और I/Os हो सकते हैंकराई.यह ऐसे अनुमानों द्वारा निर्धारित किया जाता है जैसे कि प्राप्त अनुमानों सेकिराये का नियमया मौजूदा डिज़ाइनों के साथ प्रयोग करके।[21]2018 तक,नेटवर्क-ऑन-चिपरूटिंग और इंटरकनेक्शन के लिए आर्किटेक्चर विकसित किए जा रहे हैं।[प्रशस्ति - पत्र आवश्यक]
सामान्य तौर पर, एक लॉजिक ब्लॉक में कुछ लॉजिकल सेल (जिन्हें ALM, LE, स्लाइस आदि कहा जाता है) होते हैं।एक सामान्य सेल में 4-इनपुट LUT होता है, aपूर्ण योजक(एफए) और एडी-टाइप फ्लिप-फ्लॉप.इन्हें दो 3-इनपुट LUTs में विभाजित किया जा सकता है।मेंसामान्य मोडइन्हें पहले के माध्यम से 4-इनपुट LUT में संयोजित किया जाता हैबहुसंकेतक(मक्स)।मेंअंकगणितमोड, उनके आउटपुट योजक को खिलाए जाते हैं।मोड का चयन दूसरे mux में प्रोग्राम किया गया है।आउटपुट या तो हो सकता हैएक समय कायाअतुल्यकालिक, तीसरे mux की प्रोग्रामिंग पर निर्भर करता है।व्यवहार में, योजक के पूरे या कुछ भाग होते हैंफ़ंक्शंस के रूप में संग्रहीतबचाने के लिए LUTs मेंअंतरिक्ष.[22][23][24]
कठोर ब्लॉक[संपादन करना]
आधुनिक एफपीजीए परिवार सिलिकॉन में तय उच्च स्तरीय कार्यक्षमता को शामिल करने के लिए उपरोक्त क्षमताओं का विस्तार करते हैं।इन सामान्य कार्यों को सर्किट में एम्बेड करने से आवश्यक क्षेत्र कम हो जाता है और उन कार्यों को तार्किक प्राइमेटिव से बनाने की तुलना में अधिक गति मिलती है।इनके उदाहरणों में शामिल हैंमल्टीप्लायरों, सामान्यडीएसपी ब्लॉक,एंबेडेड प्रोसेसर, उच्च गति I/O तर्क और एम्बेडेडयादें.
उच्च-स्तरीय FPGAs में उच्च गति हो सकती हैमल्टी-गीगाबिट ट्रांसीवरऔरहार्ड आईपी कोरजैसे किप्रोसेसर कोर,ईथरनेट मध्यम अभिगम नियंत्रण इकाइयाँ,पीसीआई/पीसीआई एक्सप्रेसनियंत्रक, और बाह्य मेमोरी नियंत्रक।ये कोर प्रोग्रामयोग्य फैब्रिक के साथ मौजूद होते हैं, लेकिन इनका निर्माण इससे होता हैट्रांजिस्टरLUTs के बजाय इसलिए उनके पास ASIC-स्तर हैप्रदर्शनऔरबिजली की खपतफैब्रिक संसाधनों की महत्वपूर्ण मात्रा का उपभोग किए बिना, एप्लिकेशन-विशिष्ट तर्क के लिए अधिक फैब्रिक को मुक्त छोड़ दिया जाता है।मल्टी-गीगाबिट ट्रांससीवर्स में हाई-स्पीड सीरियलाइज़र और डीसेरिएलाइज़र के साथ-साथ उच्च प्रदर्शन एनालॉग इनपुट और आउटपुट सर्किट्री भी शामिल होती है, जो घटक एलयूटी से नहीं बनाए जा सकते हैं।उच्च-स्तरीय भौतिक परत (PHY) कार्यक्षमता जैसेलाइन कोडिंगएफपीजीए के आधार पर, हार्ड लॉजिक में सीरियलाइज़र और डिसेरिएलाइज़र के साथ लागू किया जा सकता है या नहीं भी किया जा सकता है।
