(નવું અને મૂળ) સ્ટોકમાં 3S200A-4FTG256C IC ચિપ XC3S200A-4FTG256C
ઉત્પાદન વિશેષતાઓ
| TYPE | વર્ણન | પસંદ કરો |
| શ્રેણી | સંકલિત સર્કિટ (ICs) |
|
| Mfr | AMD Xilinx |
|
| શ્રેણી | Spartan®-3A |
|
| પેકેજ | ટ્રે |
|
| ઉત્પાદન સ્થિતિ | સક્રિય |
|
| LABs/CLB ની સંખ્યા | 448 |
|
| લોજિક તત્વો/કોષોની સંખ્યા | 4032 |
|
| કુલ રેમ બિટ્સ | 294912 છે |
|
| I/O ની સંખ્યા | 195 |
|
| ગેટ્સની સંખ્યા | 200000 |
|
| વોલ્ટેજ - પુરવઠો | 1.14V ~ 1.26V |
|
| માઉન્ટિંગ પ્રકાર | સપાટી માઉન્ટ |
|
| ઓપરેટિંગ તાપમાન | 0°C ~ 85°C (TJ) |
|
| પેકેજ / કેસ | 256-LBGA |
|
| સપ્લાયર ઉપકરણ પેકેજ | 256-FTBGA (17×17) |
|
| બેઝ પ્રોડક્ટ નંબર | XC3S200 |
ફીલ્ડ પ્રોગ્રામેબલ ગેટ એરે
એફીલ્ડ-પ્રોગ્રામેબલ ગેટ એરે(FPGA) છેઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટઉત્પાદન પછી ગ્રાહક અથવા ડિઝાઇનર દ્વારા રૂપરેખાંકિત કરવા માટે રચાયેલ છે - તેથી આ શબ્દક્ષેત્ર-પ્રોગ્રામેબલ.FPGA રૂપરેખાંકન સામાન્ય રીતે a નો ઉપયોગ કરીને સ્પષ્ટ કરવામાં આવે છેહાર્ડવેર વર્ણન ભાષા(HDL), જે માટે વપરાય છે તેના જેવું જએપ્લિકેશન-વિશિષ્ટ સંકલિત સર્કિટ(ASIC).સર્કિટ ડાયાગ્રામઅગાઉ રૂપરેખાંકન સ્પષ્ટ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા હતા, પરંતુ આના આગમનને કારણે આ વધુને વધુ દુર્લભ છેઇલેક્ટ્રોનિક ડિઝાઇન ઓટોમેશનસાધનો
FPGA ની શ્રેણી ધરાવે છેપ્રોગ્રામેબલ તર્ક બ્લોક્સ, અને પુનઃરૂપરેખાંકિત ઇન્ટરકનેક્ટનો વંશવેલો જે બ્લોકને એકસાથે વાયર થવા દે છે.લોજિક બ્લોક્સ જટિલ કરવા માટે ગોઠવી શકાય છેસંયુક્ત કાર્યો, અથવા સરળ તરીકે કાર્ય કરોતર્કના દરવાજાજેમઅનેઅનેXOR.મોટાભાગના FPGA માં, લોજિક બ્લોક્સનો પણ સમાવેશ થાય છેમેમરી તત્વો, જે સરળ હોઈ શકે છેફ્લિપ-ફ્લોપઅથવા મેમરીના વધુ સંપૂર્ણ બ્લોક્સ.[1]ઘણા એફપીજીએ વિવિધ અમલીકરણ માટે ફરીથી પ્રોગ્રામ કરી શકાય છેતર્ક કાર્યો, લવચીક પરવાનગી આપે છેપુનઃરૂપરેખાંકિત કમ્પ્યુટિંગમાં કરવામાં આવ્યું હતુંકમ્પ્યુટર સૉફ્ટવેર.
માં FPGA ની નોંધપાત્ર ભૂમિકા છેએમ્બેડેડ સિસ્ટમહાર્ડવેર સાથે એકસાથે સિસ્ટમ સોફ્ટવેર ડેવલપમેન્ટ શરૂ કરવાની તેમની ક્ષમતાને કારણે વિકાસ, વિકાસના ખૂબ જ પ્રારંભિક તબક્કામાં સિસ્ટમ પરફોર્મન્સ સિમ્યુલેશનને સક્ષમ કરે છે, અને સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચરને અંતિમ સ્વરૂપ આપતા પહેલા વિવિધ સિસ્ટમ ટ્રાયલ અને ડિઝાઇન પુનરાવર્તનોને મંજૂરી આપે છે.[2]
ઇતિહાસ[ફેરફાર કરો]
FPGA ઉદ્યોગમાંથી અંકુર ફૂટ્યોપ્રોગ્રામેબલ રીડ-ઓન્લી મેમરી(PROM) અનેપ્રોગ્રામેબલ લોજિક ઉપકરણો(PLDs).PROM અને PLDs બંને પાસે ફેક્ટરીમાં અથવા ફિલ્ડમાં (ફીલ્ડ-પ્રોગ્રામેબલ) બેચમાં પ્રોગ્રામ કરવાનો વિકલ્પ હતો.[૩]
અલ્ટેરાતેની સ્થાપના 1983માં થઈ હતી અને તેણે 1984માં ઉદ્યોગનું પ્રથમ રિપ્રોગ્રામેબલ લોજિક ડિવાઈસ આપ્યું હતું - EP300 - જેમાં પેકેજમાં ક્વાર્ટઝ વિન્ડો દર્શાવવામાં આવી હતી જે વપરાશકર્તાઓને ભૂંસી નાખવા માટે ડાઈ પર અલ્ટ્રા-વાયોલેટ લેમ્પને ચમકાવવાની મંજૂરી આપે છે.EPROMકોષો કે જે ઉપકરણ રૂપરેખાંકન ધરાવે છે.[4]
Xilinxપ્રથમ વ્યાપારી રીતે સધ્ધર ફીલ્ડ-પ્રોગ્રામેબલનું ઉત્પાદન કર્યુંગેટ એરે1985 માં[૩]- XC2064.[5]XC2064 પાસે પ્રોગ્રામેબલ ગેટ અને ગેટ વચ્ચે પ્રોગ્રામેબલ ઇન્ટરકનેક્ટ છે, જે નવી ટેકનોલોજી અને માર્કેટની શરૂઆત છે.[6]XC2064 પાસે 64 કન્ફિગરેબલ લોજિક બ્લોક્સ (CLB) હતા, જેમાં બે ત્રણ-ઇનપુટ હતાલુકઅપ કોષ્ટકો(LUTs).[7]
1987 માં, ધનેવલ સરફેસ વોરફેર સેન્ટર600,000 પુનઃપ્રોગ્રામેબલ ગેટ્સને અમલમાં મૂકતા કમ્પ્યુટર વિકસાવવા માટે સ્ટીવ કેસેલમેન દ્વારા પ્રસ્તાવિત પ્રયોગને ભંડોળ પૂરું પાડ્યું.કેસેલમેન સફળ રહ્યો હતો અને 1992 માં સિસ્ટમ સંબંધિત પેટન્ટ જારી કરવામાં આવી હતી.[૩]
Altera અને Xilinx પડકાર વિના ચાલુ રહ્યા અને 1985 થી 1990 ના દાયકાના મધ્ય સુધી ઝડપથી વૃદ્ધિ પામ્યા જ્યારે સ્પર્ધકો ઉછળ્યા, તેમના બજાર હિસ્સાના નોંધપાત્ર ભાગને ઘટાડ્યો.1993 સુધીમાં, એક્ટેલ (હવેમાઇક્રોસેમી) લગભગ 18 ટકા બજારમાં સેવા આપતું હતું.[6]
1990નો દશક FPGAs માટે ઝડપી વૃદ્ધિનો સમયગાળો હતો, બંને સર્કિટ સોફિસ્ટિકેશન અને ઉત્પાદનના જથ્થામાં.1990 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, FPGA નો મુખ્યત્વે ઉપયોગ થતો હતોદૂરસંચારઅનેનેટવર્કિંગ.દાયકાના અંત સુધીમાં, FPGA એ ઉપભોક્તા, ઓટોમોટિવ અને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં તેમનો માર્ગ શોધી કાઢ્યો.[8]
2013 સુધીમાં, અલ્ટેરા (31 ટકા), એક્ટેલ (10 ટકા) અને Xilinx (36 ટકા) મળીને FPGA માર્કેટના આશરે 77 ટકાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.[9]
માઇક્રોસોફ્ટ જેવી કંપનીઓએ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન, કોમ્પ્યુટેશનલી સઘન સિસ્ટમોને વેગ આપવા માટે FPGA નો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું છે (જેમ કેમાહિતી કેન્દ્રોજે તેમના કામ કરે છેબિંગ સર્ચ એન્જિન), કારણેવોટ દીઠ કામગીરીલાભ FPGAs પહોંચાડે છે.[10]માઇક્રોસોફ્ટે FPGA નો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યુંવેગ આપોBing 2014 માં, અને 2018 માં તેમના માટે અન્ય ડેટા સેન્ટર વર્કલોડ પર FPGA ને જમાવવાનું શરૂ કર્યુંનીલમ ક્લાઉડ કમ્પ્યુટિંગપ્લેટફોર્મ[૧૧]
નીચેની સમયરેખા FPGA ડિઝાઇનના વિવિધ પાસાઓમાં પ્રગતિ સૂચવે છે:
ગેટ્સ
- 1987: 9,000 ગેટ્સ, Xilinx[6]
- 1992: 600,000, નેવલ સરફેસ વોરફેર વિભાગ[૩]
- 2000 ના દાયકાની શરૂઆતમાં: લાખો[8]
- 2013: 50 મિલિયન, Xilinx[૧૨]
બજારનું કદ
- 1985: પ્રથમ વ્યાપારી FPGA: Xilinx XC2064[5][6]
- 1987: $14 મિલિયન[6]
- c1993: >$385 મિલિયન[6][નિષ્ફળ ચકાસણી]
- 2005: $1.9 બિલિયન[13]
- 2010નો અંદાજ: $2.75 બિલિયન[13]
- 2013: $5.4 બિલિયન[14]
- 2020 અંદાજ: $9.8 બિલિયન[14]
ડિઝાઇન શરૂ થાય છે
એડિઝાઇન શરૂઆતFPGA પર અમલીકરણ માટે નવી કસ્ટમ ડિઝાઇન છે.
ડિઝાઇન[ફેરફાર કરો]
સમકાલીન FPGA પાસે વિશાળ સંસાધનો છેતર્કના દરવાજાઅને જટિલ ડિજિટલ ગણતરીઓ અમલમાં મૂકવા માટે RAM બ્લોક્સ.FPGA ડિઝાઇન ખૂબ જ ઝડપી I/O દરો અને દ્વિપક્ષીય ડેટાનો ઉપયોગ કરે છેબસો, સેટઅપ સમયની અંદર માન્ય ડેટાના સાચા સમયની ચકાસણી કરવી અને સમય પકડી રાખવો એ એક પડકાર બની જાય છે.
ફ્લોર પ્લાનિંગઆ સમય મર્યાદાઓને પહોંચી વળવા FPGA ની અંદર સંસાધન ફાળવણીને સક્ષમ કરે છે.FPGA નો ઉપયોગ કોઈપણ તાર્કિક કાર્યને અમલમાં મૂકવા માટે થઈ શકે છે જેASICપ્રદર્શન કરી શકે છે.શિપિંગ પછી કાર્યક્ષમતાને અપડેટ કરવાની ક્ષમતા,આંશિક પુનઃરૂપરેખાંકનડિઝાઇનના એક ભાગનો[17]અને ASIC ડિઝાઇન (સામાન્ય રીતે ઊંચી એકમ કિંમત હોવા છતાં) સંબંધિત નીચા નોન-રિકરિંગ એન્જિનિયરિંગ ખર્ચ, ઘણી એપ્લિકેશનો માટે ફાયદા પ્રદાન કરે છે.[1]
કેટલાક FPGA માં ડિજિટલ કાર્યો ઉપરાંત એનાલોગ સુવિધાઓ હોય છે.સૌથી સામાન્ય એનાલોગ લક્ષણ પ્રોગ્રામેબલ છેમનોરંજન દરદરેક આઉટપુટ પિન પર, એન્જિનિયરને હળવા લોડેડ પિન પર નીચા દરો સેટ કરવાની મંજૂરી આપે છે જે અન્યથારિંગઅથવાદંપતીઅસ્વીકાર્ય રીતે, અને હાઇ-સ્પીડ ચેનલો પર ભારે લોડ થયેલ પિન પર ઊંચા દરો સેટ કરવા માટે જે અન્યથા ખૂબ ધીમેથી ચાલશે.[૧૮][19]ક્વાર્ટઝ પણ સામાન્ય છે-ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર, ઓન-ચીપ રેઝિસ્ટન્સ-કેપેસીટન્સ ઓસીલેટર, અનેતબક્કા-લૉક લૂપ્સએમ્બેડેડ સાથેવોલ્ટેજ-નિયંત્રિત ઓસિલેટરઘડિયાળ જનરેશન અને મેનેજમેન્ટ તેમજ હાઇ-સ્પીડ સીરીયલાઇઝર-ડીસીરિયલાઇઝર (SERDES) ટ્રાન્સમિટ ઘડિયાળો અને રીસીવર ઘડિયાળ પુનઃપ્રાપ્તિ માટે વપરાય છે.એકદમ સામાન્ય વિભેદક છેતુલનાકારોકનેક્ટ કરવા માટે રચાયેલ ઇનપુટ પિન પરવિભેદક સંકેતચેનલોથોડા "મિશ્ર સંકેતFPGAs” સંકલિત પેરિફેરલ ધરાવે છેએનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ટર(ADCs) અનેડિજિટલ-ટુ-એનાલોગ કન્વર્ટર(DACs) એનાલોગ સિગ્નલ કન્ડીશનીંગ બ્લોક્સ સાથે તેમને a તરીકે કામ કરવાની મંજૂરી આપે છેસિસ્ટમ-ઓન-એ-ચીપ(SoC).[20]આવા ઉપકરણો FPGA વચ્ચેની રેખાને અસ્પષ્ટ કરે છે, જે તેના આંતરિક પ્રોગ્રામેબલ ઇન્ટરકનેક્ટ ફેબ્રિક પર ડિજિટલ અને શૂન્ય ધરાવે છે, અનેફીલ્ડ-પ્રોગ્રામેબલ એનાલોગ એરે(FPAA), જે તેના આંતરિક પ્રોગ્રામેબલ ઇન્ટરકનેક્ટ ફેબ્રિક પર એનાલોગ મૂલ્યો ધરાવે છે.
લોજિક બ્લોક્સ[ફેરફાર કરો]
મુખ્ય લેખ:લોજિક બ્લોક
લોજિક સેલનું સરળ ઉદાહરણ ઉદાહરણ (LUT –લુકઅપ ટેબલ, FA -સંપૂર્ણ ઉમેરનાર, DFF -ડી-ટાઈપ ફ્લિપ-ફ્લોપ)
સૌથી સામાન્ય FPGA આર્કિટેક્ચરમાં એરેનો સમાવેશ થાય છેતર્ક બ્લોક્સ(વિક્રેતા પર આધાર રાખીને રૂપરેખાંકિત લોજિક બ્લોક્સ, CLB, અથવા લોજિક એરે બ્લોક્સ, LABs કહેવાય છે),I/O પેડ્સ, અને રૂટીંગ ચેનલો.[1]સામાન્ય રીતે, તમામ રૂટીંગ ચેનલોમાં સમાન પહોળાઈ (વાયરની સંખ્યા) હોય છે.બહુવિધ I/O પેડ્સ એક પંક્તિની ઊંચાઈ અથવા એરેમાં એક કૉલમની પહોળાઈમાં ફિટ થઈ શકે છે.
“એક એપ્લિકેશન સર્કિટને પૂરતા સંસાધનો સાથે FPGA માં મેપ કરવું આવશ્યક છે.જ્યારે જરૂરી CLBs/LABs અને I/Os ની સંખ્યા સરળતાથી ડિઝાઇન પરથી નક્કી કરવામાં આવે છે, જરૂરી રૂટીંગ ટ્રેકની સંખ્યા સમાન પ્રમાણમાં તર્ક ધરાવતી ડિઝાઇનમાં પણ નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે.(ઉદાહરણ તરીકે, એક્રોસબાર સ્વીચa કરતાં વધુ રૂટીંગની જરૂર છેસિસ્ટોલિક એરેસમાન ગેટ ગણતરી સાથે.બિનઉપયોગી રૂટીંગ ટ્રેક કોઈપણ લાભ આપ્યા વિના ભાગની કિંમતમાં વધારો કરે છે (અને કામગીરીમાં ઘટાડો કરે છે), FPGA ઉત્પાદકો માત્ર પૂરતા ટ્રેક પ્રદાન કરવાનો પ્રયાસ કરે છે જેથી મોટાભાગની ડિઝાઇન જે શરતોમાં ફિટ થઈ શકે.લુકઅપ કોષ્ટકો(LUTs) અને I/Os હોઈ શકે છેરૂટ.તેમાંથી મેળવેલા અંદાજો દ્વારા આ નક્કી કરવામાં આવે છેભાડાનો નિયમઅથવા હાલની ડિઝાઇન સાથેના પ્રયોગો દ્વારા."[21]2018 મુજબ,નેટવર્ક-ઓન-ચિપરૂટીંગ અને ઇન્ટરકનેક્શન માટે આર્કિટેક્ચર વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે.[અવતરણ જરૂરી]
સામાન્ય રીતે, લોજિક બ્લોકમાં થોડા લોજિકલ કોષો હોય છે (જેને ALM, LE, સ્લાઈસ વગેરે કહેવાય છે).એક લાક્ષણિક કોષમાં 4-ઇનપુટ LUT, aસંપૂર્ણ ઉમેરનાર(FA) અને એડી-ટાઈપ ફ્લિપ-ફ્લોપ.આને બે 3-ઇનપુટ LUT માં વિભાજિત કરી શકાય છે.માંસામાન્ય સ્થિતિતે પ્રથમ દ્વારા 4-ઇનપુટ LUT માં જોડવામાં આવે છેમલ્ટિપ્લેક્સર(mux).માંઅંકગણિતમોડ, તેમના આઉટપુટ એડરને આપવામાં આવે છે.મોડની પસંદગી બીજા મક્સમાં પ્રોગ્રામ કરેલ છે.આઉટપુટ ક્યાં તો હોઈ શકે છેસિંક્રનસઅથવાઅસુમેળ, ત્રીજા mux ના પ્રોગ્રામિંગ પર આધાર રાખીને.વ્યવહારમાં, સંપૂર્ણ અથવા ઉમેરનારના ભાગો છેકાર્યો તરીકે સંગ્રહિતસાચવવા માટે LUTs માંજગ્યા.[22][23][24]
હાર્ડ બ્લોક્સ[ફેરફાર કરો]
આધુનિક FPGA પરિવારો સિલિકોનમાં નિશ્ચિત ઉચ્ચ સ્તરીય કાર્યક્ષમતાને સમાવવા માટે ઉપરોક્ત ક્ષમતાઓ પર વિસ્તરણ કરે છે.આ સામાન્ય કાર્યોને સર્કિટમાં જડાવવાથી જરૂરી વિસ્તાર ઓછો થાય છે અને તે ફંક્શન્સને લોજિકલ પ્રિમિટિવ્સમાંથી બનાવવાની સરખામણીમાં વધેલી ઝડપ આપે છે.આના ઉદાહરણોમાં સમાવેશ થાય છેગુણક, સામાન્યડીએસપી બ્લોક્સ,એમ્બેડેડ પ્રોસેસર્સ, હાઇ સ્પીડ I/O લોજિક અને એમ્બેડેડયાદો.
ઉચ્ચ-અંતિમ FPGA માં ઉચ્ચ ગતિ હોઈ શકે છેમલ્ટિ-ગીગાબીટ ટ્રાન્સસીવર્સઅનેહાર્ડ આઇપી કોરોજેમ કેપ્રોસેસર કોરો,ઈથરનેટ મધ્યમ પ્રવેશ નિયંત્રણ એકમો,પીસીઆઈ/પીસીઆઈ એક્સપ્રેસનિયંત્રકો અને બાહ્ય મેમરી નિયંત્રકો.આ કોરો પ્રોગ્રામેબલ ફેબ્રિકની સાથે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, પરંતુ તેમાંથી બનેલ છેટ્રાન્ઝિસ્ટરLUTs ને બદલે જેથી તેઓ ASIC-સ્તર ધરાવે છેકામગીરીઅનેપાવર વપરાશફેબ્રિક સંસાધનોની નોંધપાત્ર માત્રાનો ઉપયોગ કર્યા વિના, એપ્લિકેશન-વિશિષ્ટ તર્ક માટે વધુ ફેબ્રિકને મુક્ત છોડીને.મલ્ટી-ગીગાબીટ ટ્રાન્સસીવર્સમાં હાઇ-સ્પીડ સીરીયલાઇઝર્સ અને ડીસીરીયલાઇઝર્સની સાથે હાઇ પરફોર્મન્સ એનાલોગ ઇનપુટ અને આઉટપુટ સર્કિટરી પણ હોય છે, જે LUT માંથી બનાવી શકાતા નથી.ઉચ્ચ-સ્તરની ભૌતિક સ્તર (PHY) કાર્યક્ષમતા જેમ કેલાઇન કોડિંગFPGA પર આધાર રાખીને, હાર્ડ લોજિકમાં સીરીયલાઇઝર્સ અને ડીસીરિયલાઇઝર્સની સાથે અમલમાં મૂકી શકાય છે અથવા નહીં.
