FPGA's
¿Quisiera saber más sobre los FPGA?
Arquitectura, sus antecesores. Que diferencia hay entre los DSP'S
Arquitectura, sus antecesores. Que diferencia hay entre los DSP'S
Respuesta de jelias
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Se basan en la tecnología VLSI. El diseño de VLSI se refiere al diseño de sistemas digitales con miles a millones de puertas lógicas en un solo chip.
Hay tres formas de diseñar circuitos VLSI.
1. Diseño completo a la medida. Se lleva a cabo el diseño completo del chip hasta el detalle más pequeño de la distribución. Es un proceso muy costoso, y sólo se justifica para circuitos integrados densos y rápidos que se puedan vender en grandes cantidades.
2. Diseño de celdas normales. Grandes partes del diseño se han realizado a priori y se conectan para formar el diseño del IC.
3. Matriz de puertas. Es un patrón de puertas fabricado en silicio que se repite miles de veces, de modo que todo el chip tiene compuertas idénticas. Requiere que el diseño especifique la interconexión entre puertas y enrutamiento entre ellas.
Más recientemente se han desarrollado métodos de VLSI para PLD's. Estos nuevos métodos producen dispositivos lógicos programables de alta capacidad, llamados Dispositivos Lógicos Programables Complejos (CPLD) o Matrices de Puertas Programables en Campo (FPGA).
En cuanto a las diferentes arquitecturas voy a exponer varios ejemplos de FPGA.
FPGA ACTEL ACT 3:
Emplea como fundamento una estructura tipo matriz de puertas. La lógica de la matriz está dispuesta en renglones de módulos lógicos. Arriba y abajo del arreglo, los renglones consistentes en módulos de E/S que se conectan a los pins de E/S. La estructura de interconexiones consiste en pistas de interconexión horizontales y verticales. Emplea tecnología antifusible que proporciona programación permanente y no volátil.
Posee dos tipos de módulos lógicos. El primero se basa en la implementación de un multiplexor de funciones de lógica de combinación. El segundo tiene la misma estructura lógica pero en su salida se añade un flip-flop tipo D.
XILINX XC4000:
La lógica de FPGA se implementa en un arreglo de bloques programables de lógica, llamados Bloques Lógicos Configurables (CLB). La entrada y salida de la matriz se maneja con bloques de E/S (IOB) en la periferia de la matriz. Los CLB e IOB se interconectan mediante diversas estructuras de interconexión programables.
Xilinx utiliza tecnología de SRAM para almacenar la información de programación. La capacidad de reprogramar el FPGA permite la implementación en el sistema de diferentes lógicas en diferentes momentos con el el mismo FPGA.
La lógica de un FPGA de Xilinx se controla mediante bits de SRAM por medio de tres técnicas: control de transistor de paso, control de multiplexor e implementación de tabla de búsqueda.
Conclusiones:
Te he querido dar una idea básica de una FPGA, pero es bastante difícil explicar la arquitectura de una FPGA sin gráficos, por eso te remito a la siguiente referencia si quieres ampliar algo más.
"Fundamentos de diseño lógico y computadoras", M. Morris Mano y Charles R. Kime, Ed. Prentice Hall, 1998.
No es un libro muy moderno, pero para asentar ideas sobre conceptos básicos viene muy bien.
Hay tres formas de diseñar circuitos VLSI.
1. Diseño completo a la medida. Se lleva a cabo el diseño completo del chip hasta el detalle más pequeño de la distribución. Es un proceso muy costoso, y sólo se justifica para circuitos integrados densos y rápidos que se puedan vender en grandes cantidades.
2. Diseño de celdas normales. Grandes partes del diseño se han realizado a priori y se conectan para formar el diseño del IC.
3. Matriz de puertas. Es un patrón de puertas fabricado en silicio que se repite miles de veces, de modo que todo el chip tiene compuertas idénticas. Requiere que el diseño especifique la interconexión entre puertas y enrutamiento entre ellas.
Más recientemente se han desarrollado métodos de VLSI para PLD's. Estos nuevos métodos producen dispositivos lógicos programables de alta capacidad, llamados Dispositivos Lógicos Programables Complejos (CPLD) o Matrices de Puertas Programables en Campo (FPGA).
En cuanto a las diferentes arquitecturas voy a exponer varios ejemplos de FPGA.
FPGA ACTEL ACT 3:
Emplea como fundamento una estructura tipo matriz de puertas. La lógica de la matriz está dispuesta en renglones de módulos lógicos. Arriba y abajo del arreglo, los renglones consistentes en módulos de E/S que se conectan a los pins de E/S. La estructura de interconexiones consiste en pistas de interconexión horizontales y verticales. Emplea tecnología antifusible que proporciona programación permanente y no volátil.
Posee dos tipos de módulos lógicos. El primero se basa en la implementación de un multiplexor de funciones de lógica de combinación. El segundo tiene la misma estructura lógica pero en su salida se añade un flip-flop tipo D.
XILINX XC4000:
La lógica de FPGA se implementa en un arreglo de bloques programables de lógica, llamados Bloques Lógicos Configurables (CLB). La entrada y salida de la matriz se maneja con bloques de E/S (IOB) en la periferia de la matriz. Los CLB e IOB se interconectan mediante diversas estructuras de interconexión programables.
Xilinx utiliza tecnología de SRAM para almacenar la información de programación. La capacidad de reprogramar el FPGA permite la implementación en el sistema de diferentes lógicas en diferentes momentos con el el mismo FPGA.
La lógica de un FPGA de Xilinx se controla mediante bits de SRAM por medio de tres técnicas: control de transistor de paso, control de multiplexor e implementación de tabla de búsqueda.
Conclusiones:
Te he querido dar una idea básica de una FPGA, pero es bastante difícil explicar la arquitectura de una FPGA sin gráficos, por eso te remito a la siguiente referencia si quieres ampliar algo más.
"Fundamentos de diseño lógico y computadoras", M. Morris Mano y Charles R. Kime, Ed. Prentice Hall, 1998.
No es un libro muy moderno, pero para asentar ideas sobre conceptos básicos viene muy bien.
