ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гигабитные приёмопередатчики из "Проектирование на ПЛИС архитектура, средства и методы " В былые времена, где-то с 1965 по 1995 год, большинство цифровых микросхем использовало напряжение земли О В и напряжение питания +5 В. Кроме того, сигналы ввода/вывода переключались между уровнями О В (логический 0) и +5 В (логическая 1), что значительно упрощало жизнь. [c.87] Со временем размеры структур на кремниевых кристаллах становились меньше, поскольку транзисторы меньших размеров были дешевле, а также быстрее и потребляли меньше энергии. Однако для этого требовалось понизить напряжения питания. Напряжение питания продолжало падать с каждым годом (Табл. 4.2). [c.87] Источник питания, указанный в таблице, используется для питания внутренней логики ПЛИС, поэтому это напряжение называется напряжением ядра (на самом деле для подключения питания и земли задействуются несколько выводов микросхемы). Различные стандарты ввода/вывода используют сигналы с напряжениями, уровни которых значительно отличаются от напряжения ядра, поэтому каждый банк ввода/вывода данных может иметь свой дополнительный вывод питания. [c.87] Интересно, что, начиная с 350 нм процесса, напряжение ядра изменялось прямо пропорционально технологическому процессу. Однако существуют физические причины, не позволяющие опуститься значительно ниже 1 вольта (эти причины основаны на технологических аспектах, таких как входной порог переключения транзисторов и перепад напряжений), поэтому эта лестница напряжений в недалеком будущем может закончиться. [c.87] Традиционный способ передачи больших объемов данных предусматривает использование шины, которая представляет собой набор сигналов, передающих данные и выполняющие некоторые общие функции (Рис. 4.23). [c.87] По этой причине современные высокотехнологичные ПЛИС снабжены встроенными блоками гигабитных приёмопередатчиков. Эти блоки используют одну пару дифференциальных сигналов для передачи (ТХ) и вторую пару для приема (ЮС) данных (Рис. 4.24). Это значит, что пара сигналов всегда несет противоположные логические значения. [c.88] Эти приёмопередатчики работают на невероятно высоких скоростях, которые позволяют им передавать и принимать миллиарды бит данных в секунду Кроме того, каждый блок практически поддерживает несколько, скажем четыре, таких передатчиков, и каждая ПЛИС может содержать несколько таких передающих блоков. [c.88] Среднее положение между аппаратными и программными занимают микропрограммные блоки интеллектуальной собственности (микропрограммные IP — firm IP), которые также реализуются в виде библиотеки высокоуровневых функций. В отличие от своих программных эквивалентов эти функции уже оптимально преобразованы, размещены и объединены в группы программируемых логических блоков (возможно в комбинации с некоторыми аппаратными блоками интеллектуальной собственности, такими как, например, умножители). При необходимости, в конструкцию микросхемы могут быть включены несколько предопределенных блоков микропрограммной IP. [c.89] Проблема состоит в том, что довольно трудно провести границу между функциями, которые лучше реализовывать в виде аппаратных IP, и функциями, которые следует реализовывать как программные или микропрограммные блоки интеллектуальной собственности, используя набор программируемых логических блоков общего назначения. Что касается умножителей, сумматоров, и функций умножения с накоплением, которые уже рассматривались в этой главе, они используются в большинстве практических приложений и будут всегда востребованы. Вместе с тем, некоторые ПЛИС содержат специализированные блоки для управления специфичными интерфейсными протоколами, например, стандарт P I. Это, конечно, может существенно облегчить жизнь пользователя, но при условии, что на печатной плате найдется интерфейс, с которым он пожелаете соединить своё устройство. При необходимости использовать другой интерфейс специализированный P I-блок окажется только растратой свободного места, и будет затруднять передачу данных и бездумно потреблять энергию. [c.89] Поэтому, если поставщики ПЛИС добавляют в свои микросхемы подобные специфичные функции, это свидетельствует о том, что они уже определили для этого компонента его нишу Иногда потребители вынуждены использовать подобные функции для достижения желаемых показателей или параметров разрабатываемых систем, что является классической проблемой, так как следующее поколение устройств очень часто способно достигать необходимых показателей в своей главной (программируемой) структуре без специфичных блоков. [c.89] Вернуться к основной статье