(Hou & Taketake) Kei roto i nga taonga 3S200A-4FTG256C IC Chip XC3S200A-4FTG256C

Huanga Hua

 Huanga Kuaha Papatonotanga Mara

 Amara-programmable kuwaha raupapa(FPGA) heiahiko whakaurui hangaia kia whirihorahia e te kaihoko, te kaihoahoa ranei i muri i te hangahanga - no reira te kupumara-programmable.Ko te whirihoranga FPGA i te nuinga o te waa ka tohua ma te whakamahi i areo whakaahuatanga taputapu(HDL), he rite ki tera i whakamahia mo teiahiko whakauru motuhake-taupānga(ASIC).Nga hoahoa iahikoi whakamahia i mua ki te tautuhi i te whirihoranga, engari he onge tenei na te taenga mai oaunoatanga hoahoa hikotaputapu.

Kei roto i nga FPGA he huinga oka taea te hōtaka poraka arorau, me te raupapatanga o nga hononga honohono e taea ai te hono tahi nga poraka.Ka taea te whirihora i nga poraka arorau ki te mahi uauamahi huinga, mahi ngawari raneitatau arorauriteMEaXOR.I roto i te nuinga o nga FPGA, kei roto hoki nga poraka arorauhuānga mahara, he maamaa peapire-flopshe maha atu ranei nga poraka o te mahara.^[1]He maha nga FPGA ka taea te reprogrammed ki te whakatinana rerekenga mahi arorau, ka taea te ngawarirorohiko ka taea te whirihorai mahia i rotororohiko rorohiko.

He mahi whakamiharo a FPGApūnaha tāmaute whanaketanga na to ratou kaha ki te timata i te whanaketanga rorohiko rorohiko i te wa kotahi me te taputapu, ka taea te whaihanga mahi a te punaha i te timatanga o te whanaketanga, me te tuku i nga momo whakamatautau punaha me nga waahanga hoahoa i mua i te whakaoti i te hoahoanga punaha.^[2]

Hītori[whakatika]

Ko te ahumahi FPGA i tipu mai ipūmahara pānui-anake ka taea te hōtaka(PROM) menga taputapu arorau ka taea te whakarite(PLDs).Ka taea e nga PROM me nga PLD te mahi i roto i nga roopu i roto i te wheketere, i te mara ranei (ka taea te whakarite i te mara).^[3]

Alterai whakaturia i te tau 1983 me te tuku i te taputapu arorau reprogrammable tuatahi o te ahumahi i te tau 1984 – te EP300 – e whakaatu ana i te matapihi kiripaka i roto i te kete ka taea e nga kaiwhakamahi te whiti i te rama ultra-violet i runga i te mate ki te muruEPROMpūtau e pupuri ana i te whirihoranga taputapu.^[4]

Xilinxi whakaputa i te waahi hokohoko tuatahi ka taea te mahiraupapa kuwahai te tau 1985^[3]– te XC2064.^[5]Ko te XC2064 he kuaha ka taea te whakarite me nga hononga hono i waenga i nga kuaha, te timatanga o te hangarau hou me te maakete.^[6]Ko te XC2064 e 64 nga poraka arorau ka taea te whirihora (CLB), me te rua-toru-whakauru.nga ripanga rapu(LUT).^[7]

I te tau 1987, ko teNaval Surface Warfare Centeri whakawhiwhia e Steve Casselman ki te hanga i tetahi rorohiko e 600,000 nga kuaha ka taea te reprogrammable.I angitu a Casselman, a, i tukuna he patent e pa ana ki te punaha i te tau 1992.^[3]

Ko Altera me Xilinx i mau tonu te wero, ka tere te tipu mai i te tau 1985 ki te waenganui o te 1990s i te wa i tipu ake ai nga kaiwhakataetae, i whakakore i tetahi waahanga nui o to raatau maakete.No te tau 1993, Actel (inaianeiMicrosemi) e mahi ana mo te 18 ōrau o te maakete.^[6]

Ko nga tau 1990 he wa o te tipu tere mo nga FPGA, i roto i te maamaatanga ara iahiko me te nui o te whakaputa.I te timatanga o nga tau 1990, ko nga FPGA te nuinga i whakamahia ki rotowhakawhitiwhitinga waeaawhatunga.I te mutunga o te tekau tau, ka kitea e nga FPGA te huarahi ki nga kaihoko, miihini, me nga tono ahumahi.^[8]

I te tau 2013, ko Altera (31 ōrau), Actel (10 ōrau) me Xilinx (36 ōrau) i noho tahi i te 77 ōrau o te maakete FPGA.^[9]

Ko nga kamupene penei i a Microsoft kua timata ki te whakamahi i nga FPGA ki te whakatere i nga punaha mahi teitei, nga punaha rorohiko (penei i tepokapū raraungae whakahaere ana i a raatauBing rapu engine), na temahi mo ia wattKa tukuna e nga FPGA painga.^[10]I timata a Microsoft ki te whakamahi i nga FPGA ki tewhakatereBing i te tau 2014, a i te tau 2018 ka tiimata te tuku FPGA puta noa i etahi atu kawenga mahi pokapū raraunga mo o raatauAzure rorohiko kapuatūāpapa.^[11]

Ko nga waahi e whai ake nei e tohu ana i te ahunga whakamua i roto i nga ahuatanga rereke o te hoahoa FPGA:

Keeti

• 1987: 9,000 kēti, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, Naval Surface Warfare Department^[3]
• Te timatanga o te 2000: miriona^[8]
• 2013: 50 miriona, Xilinx^[12]

Te rahi o te maakete

• 1985: FPGA arumoni tuatahi : Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: $14 miriona^[6]
• c.1993: > $385 miriona^{[6][i rahua te manatoko]}
• 2005: $1.9 piriona^[13]
• 2010 whakatau tata: $2.75 piriona^[13]
• 2013: $5.4 piriona^[14]
• 2020 whakatau tata: $9.8 piriona^[14]

Ka timata te hoahoa

Atimata hoahoahe hoahoa ritenga hou mo te whakatinana i runga i te FPGA.

• 2005: 80,000^[15]
• 2008: 90,000^[16]

Hoahoa[whakatika]

He nui nga rauemi o nga FPGA o naianeitatau aroraume nga poraka RAM hei whakatinana i nga tatauranga matihiko uaua.I te mea ka whakamahia e nga hoahoa FPGA nga reeti I/O tere me nga raraunga araruapahi, ka waiho hei wero ki te manatoko i te wa tika o nga raraunga whaimana i roto i te wa tatūnga me te wa pupuri.

Te whakamahere papaka taea te tohatoha rauemi i roto i nga FPGA ki te whakatutuki i enei herenga wa.Ka taea te whakamahi i nga FPGA ki te whakatinana i tetahi mahi arorau e teASICka taea te mahi.Te kaha ki te whakahou i nga mahi i muri i te tuku,whirihoranga ano wahangao tetahi waahanga o te hoahoa^[17]me te iti o nga utu miihini kore-hohohoki e pa ana ki te hoahoa ASIC (ahakoa te utu o te waeine teitei ake), he painga mo nga tono maha.^[1]

Ko etahi o nga FPGA he ahuatanga tairitenga hei taapiri atu ki nga mahi matihiko.Ko te ahuatanga tairitenga tino noa ko te programmabletere matei runga i ia titi whakaputa, ka taea e te miihini ki te whakatau i nga reiti iti ki runga i nga titi ngawari ka utaina ka koremowhitiraneitokoruakare e whakaaetia, me te whakarite reiti teitei ake i runga i nga titi kua utaina ki runga i nga hongere tere-tere ka rere puhoi.^[18][19]He mea noa ano te kiripaka-oscillators tioata, oscillators ātete-maunga-kiripi, menga koropiko kua kati te wahangame te whakaurungaohiko-whakahaere oscillatorswhakamahia mo te whakatipu karaka me te whakahaere me te mo te tere-tere serializer-deserializer (SERDES) tuku karaka me te whakaora karaka kaiwhiwhi.He rerekee te ahua noakaiwhakariteritei runga i nga titi whakauru i hangaia hei hono atu kitohu tohu rerekehongere.He torutoru"tohu whakauruKo nga FPGA" kua whakauru i te waahangakaitahuri tairitenga-ki-mamati(ADCs) mekaitahuri mamati-ki-tairite(DACs) me nga poraka whakamaarama tohu tairitenga e taea ai te mahi hei apūnaha-i runga i te maramara(SoC).^[20]Ko enei taputapu ka whakapouri i te raina i waenga i te FPGA, e kawe ana i nga mea matihiko me nga koo i runga i tana papanga honohono-a-roto,mara-programmable tairitenga huinga(FPAA), e mau ana i nga uara tairitenga i runga i tana papanga honohono-a-roto.

Paraka arorau[whakatika]

Tuhinga matua:Paraka arorau

He tauira tauira whakangawari o te pūtau arorau (LUT –Tepu rapu, FA –Katoa te taapiri, DFF –Huri-rere momo D)

Ko te hoahoanga FPGA tino noa he huinga oporaka arorau(e kiia ana ko nga poraka arorau ka taea te whirihora, nga CLB, nga poraka raupapa arorau ranei, nga LAB, kei runga i te kaihoko),Papa I/O, me nga huarahi ararere.^[1]Ko te tikanga, he rite te whanui o nga hongere ararere katoa (te maha o nga waea).Ka uru pea nga papa I/O maha ki te teitei o te rarangi kotahi, ki te whanui ranei o te pou kotahi i te rarangi.

“Me mapi tetahi ara iahiko tono ki roto i te FPGA me nga rauemi e tika ana.Ahakoa te maha o nga CLBs/LABs me I/Os e hiahiatia ana he ngawari te whakatau mai i te hoahoa, ka rereke pea te maha o nga ara ararere e hiahiatia ana ahakoa i waenga i nga hoahoa he rite te nui o te arorau.(Hei tauira, awhakawhiti ripekame nui ake te ararere atu i araupapa systolicme te tatau tatau tatau.I te mea ko nga huarahi ararere kore i whakamahia ka piki ake te utu (me te whakaheke i te mahi) o te waahanga me te kore e whai hua, ka ngana nga kaihanga FPGA ki te whakarato i nga huarahi tika kia pai ai te nuinga o nga hoahoa ki nga tikanganga ripanga rapu(LUT) me I/Os ka taeakua araia.Ka whakatauhia tenei e nga whakatau tata penei i era i ahu maiTe ture retima te whakamatautau ranei ki nga hoahoa o naianei."^[21]No te tau 2018,whatunga-i runga i te maramaraKei te whakawhanakehia nga hoahoanga mo te ararere me te honohono.^{[e hiahiatia ana te whakahua]}

I te nuinga o te waa, kei roto i te poraka arorau etahi pūtau arorau (e kiia ana ko ALM, LE, poro me etahi atu).He pūtau angamaheni he LUT 4-whakauru, ataapiri katoa(FA) me aHuri-rere momo D.Ka wehewehea enei kia rua nga LUT-3-whakauru.I rotoaratau noaka honoa enei ki te 4-whakauru LUT mai i te tuatahikaimaha(mux).I rototātaiaratau, ka whangaia o raatau putanga ki te taapiri.Ko te kowhiringa o te aratau kua whakaritea ki te mux tuarua.Ko te putanga ka taea raneitukutahiraneitukutahi, i runga i te kaupapa o te tuatoru mux.I roto i nga mahi, ko te katoa, ko etahi waahanga ranei o te nekerongoa hei mahiki nga LUT hei whakaorawāhi.^[22][23][24]

Paraka pakeke[whakatika]

Ko nga whanau FPGA o enei ra ka piki ake ki runga ake i nga kaha ki te whakauru i nga mahi taumata teitei kua whakaritea ki te silicon.Ma te whakauru i enei mahi noa ki roto i te ara iahiko ka whakaitihia te waahi e hiahiatia ana, ka nui ake te tere o aua mahi ki te hanga i aua mahi mai i nga tikanga o mua.Ko etahi tauira o eneiwhakarea, whānuiDSP poraka,pūtukatuka tāmau, te arorau I/O tere me te whakaurumaumahara.

Kei roto i nga FPGA teitei ake te tere teremaha-gigabit transceiversanga matua IP pakekepeneipūtukatuka matua,Itarangi nga waeine mana uru waenga,PCI/PCI Expressnga kaiwhakahaere, me nga kaiwhakahaere mahara o waho.Kei te taha o te papanga ka taea te whakarite, engari he mea hanga maitransistorshei utu mo nga LUT kia whai taumata-ASICmahiakohi hikome te kore e pau i te nui o nga rauemi papanga, ka waiho he maha atu o nga papanga mo te arorau motuhake mo te tono.Kei roto ano hoki i nga kaiwhakawhitiwhiti maha-gigabit te whakaurunga tairitenga me te ara iahiko whakaputa me nga raupapatanga tere-tere me nga deserializers, nga waahanga kaore e taea te hanga mai i nga LUT.Taumahinga paparanga tinana taumata teitei (PHY) penei iwaehere rainaka taea, kare ranei ka whakatinanahia ki te taha o nga kaikorero me nga kaiwhakatere i roto i te arorau pakeke, i runga i te FPGA.