От ПЛИС к заказной микросхеме

ПЛИС, как правило, использовались для создания прототипов заказных микросхем или для создания испытательных стендов, на которых проверяется физическая реализуемость новых алгоритмов. Однако благодаря низким затратам на производство и малым срокам выхода на рынок эти микросхемы всё чаще используются как конечный продукт. У некоторых крупных поставщиков ПЛИС есть устройства, которые составляют прямую конкуренцию заказным микросхемам. [c.20]

Заказные интегральные схемы. Как уже отмечалось, современные ПЛИС используются для создания устройств такого уровня, который до этого могли обеспечить только заказные микросхемы. [c.21]

Другая причинная связана с тем, что последние несколько лет наблюдается расширение сферы применения ПЛИС, в частности они могут использоваться для придания дополнительных свойств изделиям на заказных микросхемах. В этом случае большие и сложные специализированные микросхемы соединяются с ПЛИС, расположенными на одной печатной плате в непосредственной близости друг от друга (Рис. 3.21). [c.57]

Рис. 3.21. Применение ПЛИС для придания дополнительных свойств изделиям на заказных микросхемах

Применение этой схемы оправданно большой трудоёмкостью и дороговизной операций по устранению ошибок и изменению функциональности системы при использовании заказных микросхем. Даже если изделие на заказных микросхемах не содержит ошибок, применение ПЛИС можно использовать для выполнения низкоуровневых мо- [c.57]

При этом, однако, надо иметь в виду, что системы автоматизированного проектирования и методы проектирования заказных микросхем и ПЛИС существенно различаются. Например, про заказные микросхемы можно сказать, что они мелкомодульные, поскольку в основном они создаются на уровне простейших логических элементов. Это значит, что традиционные методы проектирования, такие как логический синтез, традиционные методы размещения элементов и трассировки соединений также применимы к проектированию мелкомодульных заказных интегральных схем. [c.58]

Вернемся к ПЛИС. Проблема, с которой постоянно сталкиваются поставщики ПЛИС, возникает при попытке сравнить их устройство с заказной интегральной микросхемой. Например, кто-то располагает устройством на заказной микросхеме с 500000 эквивалентных вентилей и желает перенести его на микросхему ПЛИС. Как в этом случае определить, можно ли эту разработку реализовать на конкретной ПЛИС Тот факт, что каждая 4-входовая таблица соответствия может использоваться в виде блока, содержащего от одного до 20 и более 2-входовых примитивных вентилей, делает такое сравнение довольно сложным. [c.90]

К сожалению, как оказалось, в то время не существовало точного определения системного вентиля. Ситуация осложнялась тем, что тогда ПЛИС в основном состояли из программируемой логики общего назначения в форме таблиц соответствия и регистров. Даже нельзя было получить ответ на такой вопрос, как Можно ли впихнуть функциональность, реализованную на определенной заказной микросхеме, содержащей х эквивалентных вентилей, в некоторую ПЛИС, содержащую системных вентилей . Проблема состояла в том, что некоторые устройства на заказных микросхемах были, как правило, комбинационными, в то же время как на других устройствах было довольно тяже- [c.90]

В отличие от них разработчики ПЛИС-систем предпочитают работать с конкретными ячейками. Если разработчиков ПЛИС-систем, например, не устраивают результаты работы средств синтеза, создающих нечто вроде мультиплексора, они могут вручную создать собственную версию и включить её в состав кода. Искушенные разработчики систем на основе ПЛИС применяют, как правило, более или менее технологически зависимые решения при синтезе, чем их коллеги, работающие с заказными микросхемами. [c.111]

Чтобы поднять, или удержать, производительность устройств на основе ПЛИС, они должны быть более конвейеризованы, чем их аналоги на заказных микросхемах. Задача облегчается тем, что каждая логическая ячейка в ПЛИС содержит таблицу соответствия и регистр. [c.114]

Этот подраздел в какой-то мере связан с предыдущим. Комбинационные петли возникают в схемах, в которых сигнал формируется с помощью цепей обратной связи, проходящих через один или более логический вентиль Они являются главным источником так называемых критических состояний гонки, при которых логические значения зависят от задержек, определяемых разводкой элементов внутри микросхемы. Хотя подобный подход осуждается в некоторых кругах, но в случае заказных микросхемах разработчики могут себе позволить подобную вольность, поскольку они в состоянии точно определить маршрут дорожки между элементами и, соответственно, связанную с ним задержку. В случае ПЛИС это невозможно, так как такие цепи обратной связи должны содержать регистры. [c.115]

Для создания элементов задержки в заказных микросхемах инженеры используют последовательность буферов или инвертирующих вентилей. Эти элементы могут использоваться в различных целях, например для определения состояния гонки в асинхронных блоках устройства. При использовании таких элементов в ПЛИС довольно трудно прогнозировать величину задержки, к тому же, эти элементы увеличивают чувствительность устройства к условиям эксплуатации, уменьшают её надежность и могут стать источником проблем при переходе на другую архитектуру или технологию реализации. [c.115]

Заказные микросхемы могут использовать огромное количество синхросигналов. Кто-то слышал, что существуют даже устройства с более чем 300 различными зонами (доменами) синхронизации. Однако на этот счет у ПЛИС существует ограничения разработчикам настоятельно не рекомендуется выходить за рамки ресурсов, выделенных для каждого конкретного устройства на обеспечение синхронизации. Другими словами, не надо использовать выводы общего назначения для подачи на микросхему пользовательских тактовых сигналов. [c.115]

В устройствах на заказных микросхемах необходимо использовать специальные методы для выравнивания задержек тактовых сигналов, распространяющихся по всему устройству В отличие от заказных микросхем, ПЛИС обладают небольшим фазовым сдвигам по всей поверхности кристалла. Другими словами, нет необходимости выравнивать тактовые сигналы, поскольку производители ПЛИС уже позаботились об этом. [c.116]

Вопрос достоверности передачи данных имеет отношение как к заказным микросхемам, так и к ПЛИС. Дело в том, что обмен данными между двумя независимыми зонами синхронизации должен выполняться предельно аккуратно, чтобы исключить потерю или искажение информации. Плохая синхронизация может привести к нестабильным результатам и проблемам при временном анализе. Для достижения надежной передачи данных через зоны с различной синхронизацией рекомендуется использовать квитирование, буферизацию или асинхронные очереди. [c.117]

Каждый регистр ПЛИС программируется определенным начальным состоянием либо логическим О, либо логической 1. Кроме того, ПЛИС обычно имеют сигнал общего сброса, который применяется для возвращения всех регистров, но не блоков встроенного ОЗУ, в исходное состояние. Разработчики, использующие заказные микросхемы, обычно не используют подобную возможность. [c.117]

При создании устройств на заказных микросхемах у разработчиков масса времени уходит на работу со средствами автоматизированного проектирования, с помощью которых выполняют формирование цепочек сканирования и автоматическую генерацию тестовых комбинаций. Для реализации функций встроенного самоконтроля они могут включать в свои устройства дополнительную логику Немало усилий требует тестирование устройства на предмет производственных дефектов. В случае ПЛИС разработчики, как правило, не беспокоятся по поводу такой формы проверки, поскольку все устройства предварительно тестируются поставщиком. [c.119]

Аналогично случаю с заказными микросхемами после генерации таблицы соединений вентилей средствами синтеза, технология проектирования сильно напоминала схемотехнические методы создания ПЛИС, описанные в гл. 8. Таблица соединений вновь подвергалась процедуре моделирования, чтобы убедиться в её функциональной достоверности, а затем подвергалась временному анализу на основе оценок параметров проводников и других элементов схемы. После этого таблица соединений обрабатывалась средствами сопоставления, компоновки, размещения и разводки, и вновь проводился более точный временной анализ, основанный на реальных, т. е. физических, параметрах устройства. [c.140]

Не удивительно, что ПЛИС, содержащие миллионы вентилей, сталкиваются с теми же проблемами, что и заказные микросхемы, в том числе и с длительностью этапов размещения, разводки, временного анализа и другими. [c.160]

Независимо от технологии реализации, т. е. использования микропроцессора, ЦСП (DSP), заказной микросхемы или ПЛИС, при создании системы с реализацией алгоритмов цифровой обработки в общем случае на первом этапе проектирования с помощью соответствующих профаммных средств выполняется оценка устройства на системном уровне и его алгоритмическая проверка или верификация. [c.183]

Существует множество способов реализации алгоритмов цифровой обработки на основе заказной микросхемы и ПЛИС. Данная глава посвящена самым последним достижениям в этой области. Но перед тем как окунуться в эту сложную тему, давайте сначала рассмотрим, как различные архитектуры могут влиять на скорость и размеры, с точки зрения места на кристалле, разрабатываемого устройства. [c.185]

Важное значение имеет тот факт, что такие представления на системном уровне изначально не предполагают способа реализации устройства. Так, например, при использовании ядра цифрового сигнального процессора (ЦСП) это может значить, что вся функция реализуется программно. Разработчики системы могут разделить устройство и таким образом, что одни функции будут реализоваться профаммно, а другие, критичные по производительности, аппаратно, используя заказные микросхемы или ПЛИС структуры. В этом случае инженерам необходим доступ к системам проектирования как аппаратуры, так и программного обеспечения см. гл. 13). Но в рамках этой главы мы будем рассматривать только аппаратные реализации. [c.189]

Поскольку системный (алгоритмический) уровень и уровень регистровых передач (RTL) существенно отличаются, ручной перенос кода из одной области в другую занимает массу времени и имеет такие нежелательные последствия, как наличие ошибок. Итоговое RTL-представление устройства зависит также от конкретной реализации, поскольку создание оптимального устройства на ПЛИС требует иного стиля программирования, чем при использовании заказной микросхемы. [c.192]

Одна ИЗ Проблем, связанных с отладкой устройств на программируемых цифровых микросхемах, будь то заказные микросхемы или ПЛИС, заключается в отсутствии возможности увидеть воочию, что же происходит внутри устройства. Давайте рассмотрим простую схему конвейера, состоящую из нескольких регистров и вентилей (Рис. 16.1). [c.225]

От ПЛИС к заказной микросхеме [c.237]

Областью применения гибридов вида ПЛИС — заказная микросхема являются структурированные специализированные микросхемы, или структурированные ASI , поскольку они также соответствуют принципам блочного построения. Когда поставщики структурированных специализированных микросхем выбирают средства проектирования, они чаще общаются с поставщиками ПЛИС-ориен-тированных средств синтеза, технологий размещения элементов и трассировки соединений, чем с их коллегами, предлагающими традиционные средства. Таким образом, для проектирования гибридов вида ПЛИС-заказная микросхема, основанных на структурированной ASI , автоматически можно пользоваться едиными средствами разработки, так как одни и те же методы блочного синтеза, размещения и трассировки могут использоваться для изготовления как заказной , так и ПЛИС -части микросхемы. [c.58]

В недалёком будущем могут появиться другие технологии, позволяющие осуществлять беспроводную или подобную беспроводной связь между кристаллами по типу ПЛИС-ПЛИС или ПЛИС-заказная микросхема. Что касается упомянутого здесь понятия подобные беспроводной , то я имею в виду методы, аналогичные проводящимся сейчас экспериментальным работам компании Sun Mi rosystems по межкристальному обмену на основе чрезвычайно быстрых и маломощных ёмкостных связей. В этом случае требуется, чтобы кристаллы были установлены очень (ОЧЕНЬ) близко друг к другу на печатной плате, но скорость межкристального обмена при этом возрастает в 60 раз по сравнению с самыми быстрыми на сегодняшний день технологиями связи между компонентами на печатной плате. [c.328]

Что касается стоимости ПЛИС, то она намного ниже стоимости заказных интефальных схем (хотя окончательная версия заказной микросхемы при массовом производстве оказывается более дешевой). К тому же, в случае использования ПЛИС внесение изменений в устройство не вызывает особых затруднений и существенно сокращаются сроки выхода таких устройств на рынок. Все это делает ПЛИС привлекательными не только для крупных разработчиков, но и для небольших новаторских конструкторских бюро, которые благодаря способности ПЛИС создать рай в шалаше остаются жизнеспособными. Другими словами, аппаратные или программные идеи отдельных инженеров или небольших фупп инженеров могут быть реализованы в виде испытательных стендов на основе ПЛИС без больших единовременных затрат на проектирование или закупку дорогостоящей оснастки, необходимой для разработки заказных микросхем. Именно этим объясняется тот факт, что в 2003 году, было начато почти 450000 разработок, предусматривающих использование ПЛИС, всего 5000 разработок с использованием заказных микросхем ASSP и только от 1500 до 4000 разработок с использованием заказных микросхем ASI , причем эти цифры стремительно падают из года в год. [c.19]

Микропроцессоры Простые ПЛУ Сложные ПЛУ Заказные микросхемы ПЛИС (FPGA) [c.35]

В конечном итоге, ПЛИС успешно справились с ролью моста между ПЛУ и заказными специализированными микросхемами. С одной стороны, они обладают высокой степенью конфигурируемости и малым временем изготовления и модификации, как и ПЛУ. С другой стороны, они могут использоваться для реализации невероятно больших и сложных функций, которые раньше реализовывались только с помощью заказных микросхем. Специализированные заказные микросхемы предназначались для действительно больших, сложных и высокотехнологичных систем. Однако на место, отведенное этим микросхемам в сфере профаммируемой логики, посягают ПЛИС, которые по мере совершенствования начали постепенно их вытеснять. [c.56]

Это довольно трудная глава ввиду многогранности обсуждаемых в ней проблем. Самое оптимальное, что можно сделать в подобной ситуации, — ограничиться обзором наиболее важных отличий подходов к проектированию систем на основе ПЛИС и систем на основе заказных микросхемах (ASI ). [c.111]

Разработчики, использующие заказные микросхемы, обычно тратят много усилий на формирование JTAG-ячеек, последовательное сканирование и проверку своих конструкций. В отличие от заказных микросхем, средства последовательного сканирования, предусмотренные в ПЛИС, встраиваются в микросхему в процессе производства. [c.119]

Следует иметь в виду, что стиль кодирования может повлиять на производительность устройства. Обычно это замечание относится в большей степени к ПЛИС, чем к заказным микросхемам. Причина заключается в том, что логически эквивалентные, но разные RTL-onepa-торы могут вьщать различные результаты, разные результаты могут получиться также при использовании разных средств проектирования. [c.150]

Также необходимо проверить, разрешено или запрещено по-умол-чанию использование распределения ресурсов в вашем приложении синтеза. И в завершение распределение ресурсов может существенно упростить разводку элементов в заказных микросхемах, а в случае ПЛИС, напротив, может привести к возникновению ряда проблем при разводке. [c.153]

Многое из рассмотренных аспектов интерактивной правки отражает различие подходов к применению одноуровневых виртуальных прототипов, используемых среди заказных микросхем. Например, в случае заказной микросхемы при наличии двух блоков с большим количеством соединений между ними, естественно разместить их бок о бок. В случае же ПЛИС эти блоки целесообразно соединить вместе, тем самым позволяя средствам размещения и разводки произвести более эффективную работу по оптимизации распределения локальных и глобальных ресурсов, что обеспечит более эффективное решение. [c.162]

Особенности реализации RTL — реализация устройства на ПЛИС обычно требует иного стиля кодирования RTL, чем при использовании заказных микросхем (смотри также главы 7, 9 и 18). Другими словами, может оказаться чрезвычайно трудно перенести сложную схему, представленную в RTL-коде, из одной технологии в другую. Это замечание относится к случаям переноса существующих устройств, выполненных на заказных микросхемах, в их эквиваленты на основе ПЛИС, или к случаям реализации устройств в ПЛИС в качестве прототипов ддя последующей реализации устройств на заказных микросхемах. Чтобы прояснить ситуацию, скажу, что информация о реализации устройства жестко зашита в RTL, который вследствие этого становится зависимым от реализации конкретного устройства. Важно понять, что эта особенность выходит за рамки грубого сравнения заказных микросхем и ПЛИС, согласно которому RTL-код, предназначенный для ПЛИС устройства, не подходит для оптимальной реализации заказной микросхемы, и наоборот. Даже в устройствах, предназначенных для решения одних и тех же задач, набор алгоритмов, используемых ддя обработки данных, может потребовать ряд различных микроархитектурных реализаций в зависимости от целевого назначения устройства. Если пойти до конца, скажу, что одни и те же RTL могут использоваться для реализации как заказных микросхем, так и ПЛИС. Этот подход применяется для предотвращения функциональных ошибок в RTL при переносе кода из одной области в другую, но за это приходится платить. Это значит что, если код, изначально предназначенный для ПЛИС, используется для pea- [c.165]

RTL не является идеальным средством для аппаратно-программного проектирования — к однокристальным устройствам, как правило, относят такие, которые содержат микропроцессорные ядра. Независимо от способа реализации этих устройств, т. е. с помощью заказной микросхемы или ПЛИС, современные однокристальные системы тяготеют к увеличению доли программных компонентов. Кроме того, в связи с участившимися случаями повторного использования аппаратной части таких устройств, как правило, требуется одновременно проверять программные и аппаратные части, чтобы полностью подтвердить достоверность таких компонентов, как системная диагностика, операционная система реального времени, драйверы устройств, встроенные программные приложения. В общем случае довольно-таки сложно проверить (промоделировать) аппаратную часть, описываемую языком VHDL или Verilog, вместе с программной частью, написанной на языке / ++ или ассемблера. [c.166]

Рис. 11.6 демонстрирует использование зависимого от реализации кода при проектировании ПЛИС и заказных микросхем (ASI ), что требуется для реализации оптимального устройства. На практике один и тот же код может использоваться как для построения ПЛИС, так и для создания заказной микросхемы, но, как обычно, при нецелевом использовании кода придётся расплачиваться эффективностью построения устройства. [c.176]

Некоторые блоки IP, которые раньше были программными блоками, теперь воплощаются в виде аппаратных структур. Например, большинство представителей современных ПЛИС содержат аппаратные процессорные ядра, системы синхронизации, контроллеры Ethernet, гигабитные блоки ввода/вывода и так далее. Эти средства позволяют перенести высокотехнологичные функции, реализованные на заказных микросхемах, в область ПЛИС. Вероятно, со временем в ПЛИС также появятся и другие высокотехнологичные функции. [c.235]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...