Семейство фирмы Xilinx

Министерство науки  и образования Украины

Донбасский государственный  технический университет

Кафедра Специализированные компьютерные системы

 

 

 

 

Реферат

По дисциплине «Архитектура компьютера»

На тему «Семейство фирмы Xilinx »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Евтушенко Е.Ю.

Проверил:

Закутный А.С.

 

 

 

 

 

 

 

Алчевск 2013

Содержание

1. История фирмы Xilinx

1.1 Первые годы

1.2 Рост и Успехи

1.3 Сегодня

1.4 Технология

2.   Текущие семейные линии

2.1 Семейство FPGA

2.1.1Артикс-7

2. Артикс-7Q

2.1.3  Kintex-7 FPGA 

2.1.4 Kintex7Q

2.1.5 VIRTEX-7 FPGA Семейства : Производительность и инновация с высокой плотностью, малой мощностью

10. CPLD.

10.1 Технология устройств  CPLD

10.1.1Общие особенности технологии CPLD с PAL:

10.1.2 Особенности, общие  у CPLD с FPGA

10.2 Внутреннее  устройство CPLD

10.3 Разработка  цифровых устройств на CPLD

11. ПЛИС EPP 

11.1 Введение

11.2 Процессорное ядро ARM Cortex-A9

11.3 архитектура ПЛИс Zynq-7000 и состав семейства

11.4 Примеры проектов  на базе Zynq-7000, демонстрируемыеXilinx

11.5 Доступность и рекомендации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 
        ПЛИС, англ. programmable logic device, PLD) — электронный компонент, используемый для создания цифровых интегральных схем. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования (проектирования). Для программирования используются программаторы и отладочные среды, позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в виде принципиальной электрической схемы или программы на специальных языках описания аппаратуры Verilog, VHDL, AHDL и др.

Альтернативой ПЛИС являются: базовые матричные кристаллы, требующие заводского производственного процесса для программирования; ASIC — специализированные заказные БИС (большие интегральные схемы), которые при мелкосерийном и единичном производстве существенно дороже; специализированные компьютеры, процессоры (например, цифровой сигнальный процессор) или микроконтроллеры, которые из-за программного способа реализации алгоритмов медленнее ПЛИС. Некоторые производители ПЛИС предлагают программные процессоры для своих ПЛИС, которые могут быть модифицированы под конкретную задачу, а затем встроены в ПЛИС. Тем самым обеспечивается уменьшение места на печатной плате и упрощение проектирования самой ПЛИС. 
          Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) появились полтора десятилетия назад как альтернатива программируемым логическим матрицам (ПЛМ). От последних ПЛИС отличаются как по архитектуре, так и по технологии изготовления.  
1. История фирмы Xilinx

1.1 Первые годы

Xilinx был основан в  1984 двумя инженерами полупроводника, Россом Фрименом и Бернардом Вондершмиттом, которые и работали на интегральную схему и производителя полупроводниковых приборов Zilog Corp.

Работая на Zilog, Почетный гражданин  хотел создать жареный картофель, который действовал как пустая лента, разрешая пользователям программировать технологию самостоятельно. В то время, понятие было изменением парадигмы. "Понятие потребовало большого количества транзисторов и, тогда, транзисторы считали чрезвычайно драгоценными – люди думали, что идея Росса довольно далеко отсутствовала," сказал Ксилинкс Феллоу Билл Картер, который когда нанято в 1984, поскольку первый проектировщик IC был восьмым служащим компании.

Крупные изготовители полупроводников  наслаждались сильной прибылью, производя  массивные объемы родовых кругооборотов. Проектирование и производственные десятки различных кругооборотов для определенных рынков предложили более низкий размер прибыли и потребовали большей производственной сложности., Что стало известным, поскольку FPGA позволит кругооборотам, произведенным в количестве быть скроенными отдельными сегментами рынка.\

Почетный гражданин был неспособен убедить Zilog вкладывать капитал в  создание FPGA, чтобы преследовать то, что – в это время – был  только рынок за $100 миллионов. Почетный гражданин покинул Zilog и объединился  с его 60-летним экс-коллегой Бернардом Вондершмиттом, чтобы поднять миллионы в предприятие финансирование, чтобы проектировать первый коммерчески жизнеспособный FPGA. компания была включена в 1984 и начала продавать свой первый продукт к 1985

К концу 1987 компания заработала больше чем $18 миллионов в венчурном капитале (стоящий приблизительно $33 миллиона по сегодняшним стандартам) и производила доходы при годовом показателе почти $14 миллионов. ^{[4] [15]}

1.2 Рост и Успехи

        Как спрос на программируемую логику, продолженную, чтобы вырасти, так что сделал доход Ксилинкса и прибыль. С 1988 до 1990, доход компании почти удваивался каждый год от $30 миллионов до $50 миллионов к $100 миллионам. В это время период, финансируя поставщика Monolithic Memories Inc. (MMI) была куплена конкурентом Xilinx AMD. ^[4] В результате приобретения AMD, Xilinx расторгнул соглашение с MMI и получил огласку на NASDAQ в 1989. ^[4] компания также двигалась в завод на 144 000 квадратных футов в Сан-Хосе, Калифорния, чтобы идти в ногу с требованием от компаний как HP, Apple Inc., IBM и Sun Microsystems, которые покупали большие количества у неоперившейся операции. ^[4]

После изобретения рынка FPGA конкуренты Xilinx наконец начали вырастать  в течение середины 1990-ых. ^[4] Несмотря на соревнование, Xilinx продолжал выращивать продажи $135 миллионам в 1991, $178 миллионам в 1992 и $250 миллионам в 1993. ^[4]

Компания достигла $550 миллионов в доходе в 1995, спустя только одно десятилетие после этого продав его самый первый продукт. ^[4]

1.3 Сегодня

          Сегодня компания Xilinx выпускает несколько серий ПЛИС. Они подразделяются на FPGA - перепрограммируемые пользователем базовые матричные кристаллы - и CPLD (Complex Programmable Logic Devices) - сложные программируемые логические устройства и конфигурационные ПЗУ для FPGA, разделенные между собой на три семейства - XC17xx, XC18xx и Platform Flash. Рассмотрим подробней что из себя представляют все эти группы и какие микросхемы в них входят. Продукты компании были признаны ИСКЛЮЧАЯ ОШИБКИ Временами, EDN и другими для воздействия рынка и новшества. Компания расширила своего портфолио продукта существенно начиная с ее основания, теперь продавая широкий диапазон FPGAs, сложные программируемые логические устройства (CPLD), средства проектирования, интеллектуальная собственность и справочные проекты. ^[1] у Xilinx также есть глобальные услуги и программа обучения. ^[1]

Самые популярные производственные линии организации (см. Текущие Семейные Линии) являются Спартанцем, Virtex и рядом EasyPath, каждым включая конфигурации и модели, оптимизированные для различных заявлений.

 
 
Рисунок1.1 -  ПЛИС компании Xilinx 
           Xilinx предлагает полный набор программного обеспечения, позволяющего реализовать проект на базе выпускаемых ПЛИС. Программное обеспечение включает в себя схемотехнический и текстовый ввод, VHDL/Verilog синтез, функциональное моделирование, трассировщик кристаллов, моделирование после трассировки и многое другое. Кроме того, фирма Xilinx разрабатывает специализированные модули, так называемые логические ядра, которые могут быть использованы как библиотечные элементы при проектировании устройств на базе ПЛИС.

Проекты Ксилинкса, развивается  и рынки, программируемые логические продукты включая интегральные схемы (ICs), инструменты проектирования программного обеспечения, предопределяли системные функции, поставленные как интеллектуальная собственность (IP) ядра, дизайнерские услуги, потребительское обучение, полевая разработка и техническая поддержка. ^[1] Ксилинкс продает и FPGAs и программируемые логические устройства CPLDs для производителей электронного оборудования на рынках конца, таких как коммуникации, индустриальные, потребитель, автомобильный и обработка данных.

2. Текущие семейные линии

• FPGA

FPGA (англ. field-programmable gate array) содержат блоки умножения-суммирования, которые широко применяются при обработке сигналов (DSP), а также логические элементы (как правило, на базе таблиц перекодировки — таблиц истинности) и их блоки коммутации. FPGA обычно используются для обработки сигналов, имеют больше логических элементов и более гибкую архитектуру, чем CPLD. Программа для FPGA хранится в распределённой памяти, которая может быть выполнена как на основе энергозависимых ячеек статического ОЗУ (подобные микросхемы производят, например, фирмы Xilinx и Altera) — в этом случае программа не сохраняется при исчезновении электропитания микросхемы, так и на основе энергонезависимых ячеек Flash-памяти или перемычек antifuse (такие микросхемы производит фирма Actel и Lattice Semiconductor) — в этих случаях программа сохраняется при исчезновении электропитания.

Достоинства: 
• значительный объем ресурсов: более 10 млн. системных вентилей на кристалл; 
• высокая производительность: системные частоты свыше 400 МГц; 
• перспективная технология изготовления: топологические нормы до 90 нм, девятислойная металлизация, в том числе медью; 
• высокая гибкость архитектуры с множеством системных особенностей: внутренними распределенными и блочными ОЗУ, логикой ускоренного переноса, внутренними буферами с третьим состоянием и т. п.; 
• возможность инициализации и верификации через JTAG;

На сегодняшний день наиболее перспективны следующие ПЛИС фирмы Xilinx: 
1. FPGA серии Virtex:

• Virtex - самые ядреные ПЛИСы, какие только есть на ПЛИСоферме Xilinx

2. FPGA серии Spartan, за исключением микросхем семейств Spartan (напряжение питания 5 В) и Spartan-XL (3,3 В):

• Spartan - массово_потребные ПЛИСы, имеющие низкую цену и подходящие под большинство повседневных задач. Однако на ПЛИСоферме Xilinx решили ликвидировать это семейство.

3. CPLD серии XC9500;)

4. CPLD серии CoolRunner-ll.
• CoolRunner - ПЛИС архитектуры CPLD.
5. Artix, Kintex - Эти семейства только выводятся, скоро будут представлены публике.

2.1 Семейство FPGA

У Xilinx есть две главных  семьи FPGA: высокоэффективный ряд Virtex и ряд Спартанца большого объема, с более дешевой возможностью EasyPath для сползания к производству объема. Но в 2000 г. фирма выпустила 7  серию которая включает в себя новые семейства ПЛИС, которые обеспечивают прорыв мощность, производительность и дизайн переносимости. 28-нм процессу и конструктивные новшества обеспечивают прорыв 50% сократить расход электроэнергии. Унифицированная архитектура сохраняет IP инвестиций и скорости дизайн миграции. Эти семьи являются основой для Xilinx следующего поколения домена, оптимизированные рынка и конкретной Целенаправленной разработки Платформ."

 

• ARTIX-7
• ARTIX 7q
• Kintex-7 FPGA 
• Kintex-7q
• VIRTEX-7

Кратко об каждом:

1. Артикс-7

Производительность 100 000 логических ячеек.  
Цифровая революция изменила ожидания для начинающих и опытных FPGA дизайнеров. Соревнуясь в чувствительности к стоимости рынках, таких как аэрокосмическая и оборонная, коммуникаций инфраструктуры, медицинского, промышленной и бытовой электроники требует сильного портфолио высокопроизводительных функций. Xilinx Artix-7 семейства ПЛИС урезала в половину потребление малозатратных решений по мощности от предыдущего поколения, обеспечивая тем самым расширенную функциональность приложений. Дизайнеры могут использовать в два раза больше логики при той же мощности бюджета.

Новейшие поколение 7-серии устройств, построенных на передовых 28-нм технологический процесс производства имеет:

• низкую стоимость;
• низкое питания ПЛИС

для таких продуктов, как портативное медицинское  оборудование, военные радиостанции, и компактная беспроводная инфраструктура. Artix-7 ПЛИС удовлетворяет потребности в размере, весе, мощности и стоимости (SWaP-C) чувствительные рынки, как радиоэлектронного оборудования и коммуникаций

Лучшая в своем классе производительность для экономически чувствительных Рынков Artix-7 ПЛИС переопределила более дешевый вариант, увеличила вдвое производительность и логический потенціал.

Рисунок 2.2 -  Artix-7

Преимущества:

• Низкая общая мощность на логическая ячейка
• Лучшие в своем классе производительность для DDR3, DSP, параллельный и последовательный ввод/вывод
• Низкая стоимость, малые габариты упаковки

             Гибкие встроенные интерфейсы, высокоскоростные цифровые сигнальные процессоры (DSP) интерфейсы позволяют новому классу иметь высокую пропускной способностью приложений с низкой стоимостью. Как часть 7 серии, Artix-7 ПЛИС также предлагаем много функций, таких как интегрированный, дополнительно Смешанных цифро-Аналоговых (AMS) технологии.

 
Задача:

• Необходимость Снижения энергетических Затрат И прибыл
• Снижение мощности для большей портативности;

Решение:

• На 50% снизить энергопотребление по сравнению с предыдущими поколениями;
• Высочайшая производительность системы на ватт;
• Низкая стоимость устройства с Virtex-клас функциональности;

01/09/2013

 

Ключевой Обзор Возможностей:

• общая мощность на 50% ниже, по сравнению с предыдущим поколеним;
• производительность : 100000 логических ячеек;
• Новый Уровень Производительности;
• 6.6 Gb/s трансиверы включение 211 Gb/s, Пиковая пропускная способность (полный дуплекс);