1 / 82

Programabilna digitalna kola

Programabilna digitalna kola. K lasifikacija IC. IC projektovana za datu primenu. Full-Custom ASIC. Projektovanje do nivoa layout-a Vremenski z ahtveno Mogućnost postizanja visokih performansi Projekat IC-a se dostavlja fabrici poluprovodnika gde se IC fabrikuje

gil-kim
Download Presentation

Programabilna digitalna kola

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Programabilna digitalna kola

  2. Klasifikacija IC IC projektovana za datu primenu Arhitektura mikrosistema

  3. Full-Custom ASIC • Projektovanje do nivoa layout-a • Vremenski zahtveno • Mogućnost postizanja visokih performansi • Projekat IC-a se dostavlja fabrici poluprovodnika gde se IC fabrikuje • Skupa tehnologija (visoki fiksni, početni troškovi) • Tipičan projekat traje više meseci Arhitektura mikrosistema

  4. Standard-cell ASIC • IC se konstruiše od pred-projektovanih modula (standardnih ćelija) • Standardne ćelije se projektuju u full-custom tehn. (neko drugi ih projektuje) • Manji rizik i ušteda u vremenu • Postoji i veće ćelije (mikroprocesori i sl. - tzv. hard-cores) Arhitektura mikrosistema

  5. Standard-cell ASIC • Ćelija (različitih dužina) se kao cigle u zidu raspoređuju u redove • Većina veza prolazi kroz kanale između redova, mada neke ćelije mogu služiti kao prolazi između redova Arhitektura mikrosistema

  6. Gate-Array ASIC • IC je delimično fabrikovano (ćelije, napajanje ćelija i sl.) • Kada se projekat IC-a dostavi fabrici, IC se dorađuje nanošenjem slojevi metala (radi povezivanja tranzistora) • Smanjeno vreme fabrikacije • Niži troškovi Arhitektura mikrosistema

  7. PLD • Standardna IC, dostupna u standardnim pakovanjima i proizvedena u velikim serijama • Mogućnost konfigurisanja/programiranja radi realizacije specijalizovanog kola Arhitektura mikrosistema

  8. PLD • Klasifikacija: • SPLD (Simple PLD): PLA + PAL + ROM • CPLD (Complex PLD) • FPGA (Field-Programmable Gate Array) Arhitektura mikrosistema

  9. PLA • Bolova algebra: Svaka logička funkcija se može predstaviti u vidu zbira logičkih proizvoda. Npr. f1 = x1’x2x3’ + x2x4’ + x1x4 • PLA: dve programabilne mreže: • AND – realizuje logičke proizvode • OR – sumira logičke proizvode Arhitektura mikrosistema

  10. PLA (unutrašnja struktura) • f1= x1x2 + x1x3` + x1`x2`x3. • f2 = x1x2 + x1`x2`x3 + x1x3 Simbolički prikaz Arhitektura mikrosistema

  11. PAL • AND mreža programabilna, OR mreža fiksna f1 = x1x2x3` + x1`x2x3 f2 = x1`x2` + x1x2x3 Arhitektura mikrosistema

  12. ROM • AND mreža fiksna, OR mreža programabilna • AND matrica ima funkciju binaranog dekodera n/2n (generator minterma) • Mogućnost realizacije proizvoljen funkcije n promenljvih Arhitektura mikrosistema

  13. PAL 16L8 (kombinacioni izlazi) Arhitektura mikrosistema

  14. Programiranje SPLD kola Arhitektura mikrosistema

  15. CPLD • Sadrži više logičkih blokova (PAL ili PLA strukture) međusobno povezanih programabilnom prekidačkom matricom. • U/I blokovi za spregu sa pinovima kola. Arhitektura mikrosistema

  16. FPGA • PLD kola najvećeg logičkog kapaciteta (od 10K do 1M ekvivalentnih gejtva) • Zasnovani na logičkim blokovima (a ne na prekidačkim mrežama) • Dodatno sadrže ugrađenu RAM memoriju i specijalizovane module, kao što su množači, komunikacioni kontroleri i sl. • Omogućavaju realizaciju sistema na čipu (zasnovanih na mikroprocesoru) Arhitektura mikrosistema

  17. FPGA (logički blok) • Logički blok: • LUT - univerzalni logički blok sa malim brojem ulaza (n = 4-6) i jednim izlazom. • Realizuje se kao RAM 2nx1. Sadržaj RAM-a definiše logičku funkciju. Dvoulazni LUT – može da realizuje proizvoljnu funkciju dve promenljive Arhitektura mikrosistema

  18. FPGA (LUT – realizacija funkcije) Arhitektura mikrosistema

  19. FPGA (realizacija složenijih funkcija) f = f1 + f2 = x1x2 + x2’x3. Arhitektura mikrosistema

  20. ASIC vs. FPGA Visoki troškovi pripreme proizvodnje za ASIC dizajn Arhitektura mikrosistema

  21. ASIC v.s. FPGA Arhitektura mikrosistema

  22. ASIC vs. FPGA FPGA: Skraćeno vreme projektovanja i realizacije Arhitektura mikrosistema

  23. Time-to-Market ! Novi proizvodi brže dostižu masovnu proizvodnju i kraće vreme ostaju na tržištu Arhitektura mikrosistema

  24. Novi projekti Arhitektura mikrosistema

  25. ASIC v.s. PLD Arhitektura mikrosistema

  26. Proizvođači Arhitektura mikrosistema

  27. Logički kapacitet FPGA kola Arhitektura mikrosistema

  28. Evolucija FPGA kola Arhitektura mikrosistema

  29. Savrmene FPGA arhitekture Arhitektura mikrosistema

  30. Programabilni prekidač - ključni element PLD kola Arhitektura mikrosistema

  31. Tehnologije programiranja Volatile = Nepostojanost Arhitektura mikrosistema

  32. ˝Floating_Gate˝ tehnologija • Postojanost, reprogramabilnost • Primena kod SPLD, CPLD Arhitektura mikrosistema

  33. SRAM tehnologija • Nepostojanost, reprogramabilnost Arhitektura mikrosistema

  34. SRAM tehnologija • Pass tranzistor + SRAM ćelija • Multiplekser + SRAM ćelija(e) Arhitektura mikrosistema

  35. Antifuze • Sturktura: provodnik-dijalektrik-provodnik • Programiranjem postaje permanentni spoj Arhitektura mikrosistema

  36. Programiranje ˝izvan sistema˝ - SPLD Arhitektura mikrosistema

  37. Programiranje ˝u sistemu˝ - CPLD/FPGA Arhitektura mikrosistema

  38. Programiranje FPGA kola zasnovanih na SRAM tehnologiji Arhitektura mikrosistema

  39. CPLD • CPLD = Complex PLD • CPLD = više SPLD blokova na jednom čipu Arhitektura mikrosistema

  40. Tipična savremena CPLD komponeta(Altera MAX7128) • Ekvivalent 13 PAL komponenti na jednom čipu • Reprogramabilnost • 128 flip-flopova ili funkcionalnih blokova • Cena 10$ Arhitektura mikrosistema

  41. CPLD Arhitektura Mreža za povezivanje Funkcionalni blok U/I blok Arhitektura mikrosistema

  42. Altera MAX 7000 Arhitektura mikrosistema

  43. Altera MAX 7000 - Makroćelija Arhitektura mikrosistema

  44. Primena CPLD kola • Pogodni za sisteme koje karakteriše složene logičke funkcije sa malim brojem flip-flopova • Konačni automati, • Kontroleri • Zamena većeg broja SPLD kola jednim CPLD kolom • Sprežna logika (glue logic) • Prototipovi jednostavinh ASIC kola • Predvidljiv tajming Arhitektura mikrosistema

  45. Proizvođači Arhitektura mikrosistema

  46. FPGA • FPGA = Field Programmable Gate Arrays (gejtovska polja koja se programiraju ˝na terenu˝, tj. od strane krajnjeg korisnika) • Po strukturi sličnija ASIC gejtovskim poljima nego PAL-u i dugim SPLD ili CPLD kolima, zasnovanim na programabilnim AND/OR matricama. Arhitektura mikrosistema

  47. SPLD - FPGA - ASIC Visok stepen konfigurabilnosti, kratko vreme projektovanja i implementacije, ali samo za jednostavan dizajn Veliki i složen dizajn, ali nepromenljiva nakon fabrikacije, skupo i dugotrajno projektovanjei fabrikacija FPGA Xilinx ‘84 Arhitektura mikrosistema

  48. Prva FPGA kola • CMOS i SRAM tehnologija • 3-ulazni LUT + FF + MUX • Savremena FPGA kola su mnogo složenija Arhitektura mikrosistema

  49. FPGA arhitektura • Konfigurabilni logički blokovi, raspoređeni u dvodimenziono polje • U/I blokovi, raspoređeni po obodu kola • Programabilna sprežna mreža smeštena u kanalima između logičkih blokova Arhitektura mikrosistema

  50. Granularnost FPGA arhitekture • Odnosi se na složenost logičkog bloka • Fina - samo jednostavne funkcije (npr. 3-ulazni NAND) • Srednja - složenija struktura i funkcionalnost (npr. 4-ulazni LUT, 4 MUX, 4 D FF u jednom bloku) • Gruba - pored logičkih blokova arhitektura sadrži i namenske specijalizovane module, npr. FFT, mikroprocesor. • Sredinom 90-tih, ahitekture srednje granularnosti su potisnule arhitekture fine granularnosti Arhitektura mikrosistema

More Related