高度整合的可程式設計邏輯器件fpga晶片處理能力與作用

 

可程式設計邏輯器件（ PLD）是一種半定製的通用器件，允許使用者對PLD器件進行程式設計，以實現所需的邏輯功能。與ASIC相比，PLD具有靈活性高，設計週期短，成本低，風險低的優點。因此，它們已被廣泛使用，並且各種相關技術也迅速發展。 PLD已成為數字系統設計的重要組成部分。硬體基礎。

自 20世紀70年代PLD發展以來，形成了多種型別的產品，其結構，工藝，整合，速度等方面不斷完善和提高。隨著數字系統的規模和複雜性的增長，許多簡單的PLD產品逐漸退出市場。目前，最廣泛使用的可程式設計邏輯器件有兩種型別：現場可程式設計門陣列（FPGA）和複雜可程式設計複雜可程式設計邏輯器件（CPLD）。

 

FPGA和CPLD的內部結構略有不同。通常，FPGA 晶片 中的暫存器資源相對豐富，適用於具有更多同步時序電路的數字系統。 CPLD中的組合邏輯資源相對豐富，適用於具有更多組合電路的控制應用。在這兩種型別的可程式設計邏輯器件中，CPLD提供較少的邏輯資源，而FPGA在通訊，消費電子，醫療，工業和軍事領域提供最高的邏輯密度，最豐富的功能和最高的效能。它在各種應用領域中發揮著重要作用。因此，本文重點介紹FPGA。

 

 

FPGA是一類源自美國Xillnx公司的高度整合的可程式設計邏輯器件。 1985年，電子元器件採購該公司推出了世界上第一個FPGA晶片。在這二十年的發展過程中，FPGA的硬體架構和軟體開發工具不斷改進並變得更加成熟。從最初的1200個可用門，到20世紀90年代成千上萬的可用門，到目前單片FPGA晶片的數百萬到數千萬門，世界頂級製造商如Xilinx和Altera都增加了FPGA器件的整合度。到一個新的水平。 FPGA結合了微電子技術，電路技術和EDA技術，使設計人員能夠專注於所需邏輯功能的設計，縮短設計週期並提高設計質量。

 

 

目前，生產 FPGA的公司主要包括Xilinx，Altera，Actel，Lattice，QuickLogic等，生產的FPGA種類繁多。雖然這些FPGA的具體結構和效能規格是獨一無二的，但它們都有一個共同點：它們由邏輯功能塊排列，這些邏輯功能塊透過可程式設計互連資源連線，以實現不同的設計。 。

 

典型的 FPGA通常包含三種基本型別的資源：可程式設計邏輯塊，可程式設計輸入/輸出塊和可程式設計互連資源。基本結構如圖1所示。可程式設計邏輯功能塊是實現使用者功能的基本單元。多個邏輯功能塊通常規則地排列成陣列結構並分佈在整個晶片上;可程式設計輸入/輸出模組完成晶片內部邏輯與外部引腳之間的介面。被邏輯單元陣列包圍;可程式設計內部互連資源包括各種長度的線段和可程式設計鏈路開關，其連線各個可程式設計邏輯塊或輸入/輸出塊以形成特定功能的電路。使用者可以以程式設計方式確定每個單元的功能及其互連，以實現所需的邏輯功能。不同的製造商或不同型別的FPGA通常在可程式設計邏輯塊的內部結構，規模和內部互連結構方面存在很大差異。