(Cusub & Asalka) Ku jira kaydka 3S200A-4FTG256C IC Chip XC3S200A-4FTG256C

Sifooyinka Alaabta

 Goobta Baranaamijka Gate Array

 Agaroon-barnaamijka iridda(FPGA) waa ahwareeg isku dhafanloogu talagalay in lagu habeeyo macaamil ama naqshadeeye ka dib wax soo saarka - markaa ereygagoob-barnaamij.Qaabeynta FPGA waxaa guud ahaan lagu qeexaa iyadoo la isticmaalayo aluqadda sharaxaadda hardware(HDL), oo la mid ah kan loo isticmaalo awareeg isku dhafan oo gaar ah codsiga(ASIC).jaantusyada wareeggahore ayaa loo isticmaali jiray si loo qeexo qaabeynta, laakiin tani waa dhif iyo naadir sababtoo ah imaatinkaAutomation design elegtaroonig ahqalab.

FPGAs waxay ka kooban yihiin noocyo kala duwanprogrammeable blocks macquulka ah, iyo kala sareynta isku xidhka dib loo habayn karo taasoo u ogolaanaysa baloogyada in la isku xidho.blocks macquulka ah waxaa loo habayn karaa si ay u qabtaan adaghawlaha isku dhafan, ama u dhaqmo si fududirdaha macquulka ahsidaIYOiyoXOR.Inta badan FPGA-yada, blocks-ka macquulka ah ayaa sidoo kale ka mid ahxubno xasuusta, kaas oo laga yaabo inuu fudud yahayflip-flopsama qaybo badan oo xusuusta ah oo dhamaystiran.^[1]Qaar badan oo FPGAs ah ayaa dib loo habayn karaa si loo fuliyo si ka duwanhawlaha macquulka ah, ogolaanaysa dabacsanaanxisaabinta dib u habeyntasida lagu sameeyosoftware kombuyuutar.

FPGAs waxay ku leeyihiin door cajiib ahnidaamka gundhighorumarinta ay sabab u tahay awooddooda si ay u bilaabaan horumarinta software nidaamka isku mar la hardware, awood waxqabadka nidaamka marxalad aad u hore ee horumarinta, oo ay u ogolaadaan tijaabooyinka kala duwan ee nidaamka iyo design ka hor inta aan la dhamaystirin qaab dhismeedka nidaamka.^[2]

Taariikhda[wax ka beddel]

Warshadaha FPGA ayaa ka soo baxayXusuusta akhrinta-kaliya ee barnaamijka(PROM) iyoaaladaha macquulka ah ee la baran karo(PLDs).PROM-yada iyo PLDs labaduba waxay lahaayeen ikhtiyaarka ah in lagu barnaamijiyo dufcaddo warshad ama goobta dhexdeeda (barnaamij-ganacsi)^[3]

Alterawaxaa la aasaasay 1983 waxaana la keenay qalabkii ugu horreeyay ee macquulka ah ee dib loo habeyn karo ee warshadaha 1984 - EP300 - kaas oo ka muuqday daaqad quartz ah xirmada taas oo u ogolaatay isticmaaleyaasha inay ku iftiimiyaan nalka ultra-violet ee dhinta si ay u tirtiraanEPROMunugyo qabtay habaynta qalabka.^[4]

Xilinxwaxay soo saartay barnaamijkii ugu horeeyay ee ganacsi ahaan ku shaqayn karaarray iridsanadkii 1985kii^[3]-XC2064.^[5]XC2064 waxa ay lahayd albaabo la baran karo iyo barnaamijyo la isku xidhi karo inta u dhaxaysa irdaha, bilowga tignoolajiyada cusub iyo suuqa.^[6]XC2064 waxay lahayd 64 blocks macquul ah oo la habeyn karo (CLBs), oo leh laba seddex-galmiisaska raadinta(LUT).^[7]

Sannadkii 1987kii, ayaaXarunta Dagaalka ee Dusha Baddawaxa uu maalgeliyey tijaabo uu soo jeediyay Steve Casselman si uu u sameeyo kombuyuutar fulin doona 600,000 oo albaab oo dib loo habayn karo.Casselman wuxuu ahaa mid guulaystey waxaana la soo saaray shati la xiriirta nidaamka 1992.^[3]

Altera iyo Xilinx waxay ku sii socdeen loolan la'aan waxayna si dhakhso ah u koreen min 1985 ilaa badhtamihii 1990naadkii markii ay tartamayaashu soo baxeen, taas oo meesha ka saartay qayb muhiim ah oo ka mid ah saamigoodii suuqa.By 1993, Actel (haddaMicrosemi) waxay u adeegaysay ilaa 18 boqolkiiba suuqa.^[6]

1990-aadkii waxay ahaayeen xilli kobaca degdega ah ee FPGA-yada, labadaba xagga casriyaynta wareegga iyo mugga wax-soo-saarka.Horraantii 1990-meeyadii, FPGA-yada ayaa ugu horrayn la isticmaalayisgaarsiintaiyoisku xirka.Dhammaadkii tobankii sano ee la soo dhaafay, FPGA-yadu waxay heleen jidkooda macaamiisha, baabuurta, iyo codsiyada warshadaha.^[8]

Sannadkii 2013, Altera (31 boqolkiiba), Actel (10 boqolkiiba) iyo Xilinx (36 boqolkiiba) waxay wada ahaayeen qiyaastii 77 boqolkiiba suuqa FPGA.^[9]

Shirkadaha sida Microsoft waxay bilaabeen inay isticmaalaan FPGAs si ay u dardargeliyaan waxqabadka sare, hababka xisaabinta degdega ah (sidaxarumaha xogtakuwaas oo shaqeeyamashiinka raadinta Bing), oo ay ugu wacan tahaywaxqabadka halkii wattfaa'iido FPGAs gaarsiin.^[10]Microsoft waxay bilawday isticmaalka FPGA-yadadedejisoBing ee 2014, iyo 2018 wuxuu bilaabay daabulidda FPGA-yada culeysyada kale ee xarumaha xogta ee shaqadoodaAzure xisaabinta daruurahamadal.^[11]

Jadwallada soo socdaa waxay muujinayaan horumarka dhinacyada kala duwan ee naqshadaynta FPGA:

Gates

• 1987: 9,000 irdood, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, Waaxda Dagaalka Dusha Badda^[3]
• Horraantii 2000-meeyadii: malaayiin^[8]
• 2013: 50 milyan, Xilinx^[12]

Cabbirka suuqa

• 1985: Ganacsigii ugu horreeyay FPGA: Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: $14 milyan^[6]
• c.1993:>$385 milyan^{[6][xaqiijinta fashilantay]}
• 2005: $1.9 bilyan^[13]
• Qiyaasta 2010: $2.75 bilyan^[13]
• 2013: $5.4 bilyan^[14]
• Qiyaasta 2020: $9.8 bilyan^[14]

Naqshadeynta ayaa bilaabaneysa

Abilowga naqshadeyntawaa naqshad cusub oo caado ah oo loogu talagalay hirgelinta FPGA.

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

Naqshad[wax ka beddel]

FPGA-yada casriga ah waxay leeyihiin ilo badanirdaha macquulka ahiyo RAM blocks si ay u hirgeliyaan xisaabinta digital adag.Sida naqshadaha FPGA ay u shaqaaleeyaan qiimayaasha I/O aad u degdega ah iyo xogta labada dhinacbasaska, waxa ay noqonaysaa caqabad si loo xaqiijiyo wakhtiga saxda ah ee xogta saxda ah wakhtiga habaynta iyo wakhtiga haynta gudahood.

Qorshaynta sagxadaawood u qaybinta kheyraadka gudaha FPGAs si ay u daboolaan caqabadahan waqtiga.FPGAs waxaa loo isticmaali karaa in lagu fuliyo hawl kasta oo macquul ah oo aASICqaban karaAwoodda lagu cusboonaysiiyo shaqeynta ka dib dhoofinta,dib-u-habaynta qaybeedqayb ka mid ah naqshadeynta^[17]iyo kharashyada injineernimada ee aan soo noqnoqonaynin ee hooseeya marka loo eego naqshadaynta ASIC (inkasta oo ay jirto guud ahaan qiimaha cutubka sare), waxay bixiyaan faa'iidooyin codsiyo badan.^[1]

Qaar ka mid ah FPGA-yada waxay leeyihiin astaamo analoog ah marka lagu daro shaqooyinka dhijitaalka ah.Qaabka analooga ah ee ugu caansan waa barnaamij la samayn karoheerka la dilaybiin kasta oo wax soo saar ah, taas oo u oggolaanaysa injineerku inuu dejiyo heerar hoose biinanka si fudud loo raray oo haddii kale yeeli lahaagiraantaamalamaanesi aan la aqbali karin, iyo in la dejiyo qiimayaal sare biinanka aadka u raran ee kanaalada xawaaraha sare leh ee haddii kale si tartiib tartiib ah u socon doona.^[18][19]Sidoo kale caan waa quartz-oscillators crystaliyowareegyada wajiga xiranla guntayoscillator-ka gacanta lagu hayoloo isticmaalo jiilka saacada iyo maamulka iyo sidoo kale xawaaraha sare ee serializer-deserializer (SERDES) saacadaha gudbinta iyo soo kabashada saacada qaataha.Sida caadiga ah waa kala duwan yihiinbarbar-dhigayaashabiinanka wax gelinta loogu talagalay in lagu xirocalaamadaynta kala duwankanaalada.Wax yaroo "calaamad isku dhafanFPGAs" waxay leeyihiin geeso isku dhafanbeddelayaasha analog-to-dijital(ADCs) iyobeddelayaasha digital-to-analog(DACs) oo leh blocks qaboojiyaha analooga oo u oggolaanaya inay u shaqeeyaan sidii anidaamka-on-a-chip(SoC).^[20]Aaladaha noocaan oo kale ah waxay xumeeyaan xariiqda u dhaxaysa FPGA, kaas oo sidda kuwa dhijitaalka ah iyo eber dharkeeda gudaha ee barnaamijka la isku xidhi karo, iyoarray analooga-barnaamijka ka qaadan kara(FPAA), kaas oo sita qiyamka analooga ah ee marada isku xidhka ee barnaamijka gudaha.

blocks macquulka ah[wax ka beddel]

Maqaalka ugu muhiimsan:block macquul ah

Tusaalaha tusaalaha la fududeeyay ee unugga macquulka ah (LUT-Miis-fiirin, FA-Adder buuxa, DF –Nooca D-rogid-flop)

Qaab dhismeedka FPGA ee ugu caansan wuxuu ka kooban yahay isku dubaridblocks macquulka ah(loo yaqaan blocks logic blocks, CLBs, ama blocks array blocks, LABs, taas oo ku xidhan iibiyaha)suufka I/O, iyo kanaalada dariiqa.^[1]Guud ahaan, dhammaan kanaalada marin-u-socodka waxay leeyihiin ballac isku mid ah (tirada fiilooyinka).Xirmooyinka I/O ee badan ayaa laga yaabaa inay ku habboonaadaan dhererka hal saf ama ballaca hal tiir ee shaxanka.

"Xiriirka codsiga waa in lagu dhejiyaa FPGA oo leh ilo ku filan.Halka tirada CLBs/LAB-yada iyo I/O ee loo baahan yahay si fudud looga go'aamin karo nakhshadeynta, tirada dariiqyada dariiqa loo baahan yahay ayaa si aad ah u kala duwanaan kara xitaa nashqado leh qaddar isku mid ah oo macquul ah.(Tusaale ahaan, aisweydaarsigawaxay u baahan tahay marin aad uga badan asystolic arrayoo leh isla tirinta iridda.Maadaama dariiqyada marinka aan la isticmaalin ay kordhiyaan qiimaha (oo ay yareeyaan waxqabadka) qaybta iyaga oo aan bixin wax faa'iido ah, soosaarayaasha FPGA waxay isku dayaan inay bixiyaan waddooyin ku filan si inta badan nashqadaha ku habboonaan doona marka la eegomiisaska raadinta(LUTs) iyo I/Os waxay noqon karaanla jabiyay.Tan waxaa lagu go'aamiyaa qiyaasaha sida kuwa laga soo qaatayXeerka kiradaama iyadoo la tijaabinayo naqshadaha jira."^[21]Laga bilaabo 2018,network-on-chipNashqadaha isku xirka iyo isku xirka ayaa la sameeyay.^{[xigasho loo baahan yahay]}

Guud ahaan, block caqligu wuxuu ka kooban yahay dhowr unug oo macquul ah (oo loo yaqaan ALM, LE, jeex iwm).Unugga caadiga ah wuxuu ka kooban yahay 4-la-gal LUT, adhereg buuxa(FA) iyo aNooca D-rogid-flop.Kuwaas waxa loo qaybin karaa laba LUTs oo 3-gal ah.Gudahaqaabka caadiga ahkuwan waxa lagu daraa 4-galmood oo LUT ah ilaa marka horemultiplexer(mux).Gudahaxisaabtaqaabka, wax soo saarkooda waxaa lagu quudiyaa jilbaha.Xulashada qaabka waxaa loo habeeyey mux labaad.Wax soo saarku wuxuu noqon karaa midkoodisku mid ahamaasynchronous, iyadoo ku xiran barnaamijka mux saddexaad.Ficil ahaan, dhammaan ama qaybo ka mid ah dhejisku waakaydsan sida hawlahagalay LUTs si loo badbaadiyomeel bannaan.^[22][23][24]

blocks adag[wax ka beddel]

Qoysaska casriga ah ee FPGA waxay ku balaadhiyaan awoodaha kor ku xusan si ay ugu daraan shaqaynta heerka sare ee silikoon.Haysashada hawlahan caadiga ah ee ku dhex jira wareegga waxay yaraynaysaa aagga loo baahan yahay waxayna siinaysaa hawlahaas xawaare kordhay marka la barbardhigo iyaga oo ka soo jeeda asal macquul ah.Tusaalooyinka kuwan waxaa ka mid ahdhufsada, guudDSP blocks,Processor-yaasha ku dhex jira, Xawaaraha sare ee I/O macquulka iyo gundhigxasuus.

FPGA-yada sare waxa ku jiri kara xawli saretransceivers multi-gigabitiyosaldhigyada IP adagsidaxudunta processor,Ethernet Unugyada xakamaynta marin-u-helidda dhexdhexaadka ah,PCI/PCI Expresskantaroolayaasha, iyo kontaroolayaasha xusuusta dibadda.Koofiyadahani waxay la socdaan dharka la samayn karo, laakiin waxay ka dhisan yihiintransistorshalkii LUTs si ay u leeyihiin heerka ASICwaxqabadkaiyoisticmaalka tamartaiyada oo aan la isticmaalin qadar aad u badan oo ka mid ah ilaha dharka, oo ka tagaya in badan oo ka mid ah dharka bilaashka ah ee macquulka gaarka ah ee codsiga.Transceivers-yada badan ee gigabit sidoo kale waxay ka kooban yihiin waxqabadka analogga ah ee waxqabadka sare iyo wareegga wax soo saarka oo ay la socdaan serializers-xawaaraha sare leh iyo kuwa nadiifiyayaal, qaybo aan laga dhisi karin LUTs.Shaqada lakabka jirka ee heerka sare ah (PHY) sidacodeing linewaa laga yaabaa ama lama fulin karo iyadoo lala kaashanayo serializers iyo deserializers si macquul ah, taas oo ku xidhan FPGA.