(புதிய மற்றும் அசல்) கையிருப்பில் 3S200A-4FTG256C IC சிப் XC3S200A-4FTG256C

தயாரிப்பு பண்புக்கூறுகள்

 ஃபீல்டு புரோகிராமபிள் கேட் அரே

 ஏபுலம் நிரல்படுத்தக்கூடிய வாயில் வரிசை(FPGA) ஒருஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றுஉற்பத்திக்குப் பிறகு ஒரு வாடிக்கையாளர் அல்லது வடிவமைப்பாளரால் கட்டமைக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது - எனவே இந்த சொல்புலம் நிரல்படுத்தக்கூடியது.FPGA கட்டமைப்பு பொதுவாக a ஐப் பயன்படுத்தி குறிப்பிடப்படுகிறதுவன்பொருள் விளக்க மொழி(HDL), ஒரு க்கு பயன்படுத்தப்படுவதைப் போன்றதுபயன்பாடு சார்ந்த ஒருங்கிணைந்த சுற்று(ASIC).சுற்று வரைபடங்கள்முன்பு உள்ளமைவைக் குறிப்பிடப் பயன்படுத்தப்பட்டது, ஆனால் வருகையின் காரணமாக இது மிகவும் அரிதானதுமின்னணு வடிவமைப்பு ஆட்டோமேஷன்கருவிகள்.

FPGA களில் ஒரு வரிசை உள்ளதுநிரல்படுத்தக்கூடியது தர்க்கத் தொகுதிகள், மற்றும் மறுகட்டமைக்கக்கூடிய ஒன்றோடொன்று இணைப்புகளின் படிநிலை, தொகுதிகளை ஒன்றாக இணைக்க அனுமதிக்கிறது.லாஜிக் பிளாக்குகளை சிக்கலானதாக செய்ய கட்டமைக்க முடியும்கூட்டு செயல்பாடுகள், அல்லது எளிமையாக செயல்படுங்கள்தர்க்க வாயில்கள்போன்றமற்றும்மற்றும்XOR.பெரும்பாலான FPGAகளில், லாஜிக் பிளாக்குகளும் அடங்கும்நினைவக கூறுகள், இது எளிமையாக இருக்கலாம்புரட்டல்அல்லது முழுமையான நினைவக தொகுதிகள்.^[1]பல FPGA களை வேறுவிதமாக செயல்படுத்த மறு நிரல் செய்ய முடியும்தர்க்க செயல்பாடுகள், நெகிழ்வான அனுமதிக்கிறதுமறுகட்டமைக்கக்கூடிய கணினிஇல் நிகழ்த்தப்பட்டதுகணினி மென்பொருள்.

FPGA க்கள் குறிப்பிடத்தக்க பங்கைக் கொண்டுள்ளனஉட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புவன்பொருளுடன் ஒரே நேரத்தில் கணினி மென்பொருள் மேம்பாட்டைத் தொடங்குவதற்கும், வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில் கணினி செயல்திறன் உருவகப்படுத்துதல்களை இயக்குவதற்கும், மேலும் கணினி கட்டமைப்பை இறுதி செய்வதற்கு முன் பல்வேறு கணினி சோதனைகள் மற்றும் வடிவமைப்பு மறு செய்கைகளை அனுமதிக்கும் திறன் காரணமாக மேம்பாடு.^[2]

வரலாறு[தொகு]

FPGA தொழில் முளைத்ததுநிரல்படுத்தக்கூடிய படிக்க-மட்டும் நினைவகம்(PROM) மற்றும்நிரல்படுத்தக்கூடிய தர்க்க சாதனங்கள்(PLDகள்).PROMகள் மற்றும் PLDகள் இரண்டும் ஒரு தொழிற்சாலையில் அல்லது புலத்தில் (புலத்தில் நிரல்படுத்தக்கூடியவை) தொகுதிகளாக நிரல்படுத்தப்படும் விருப்பத்தைக் கொண்டிருந்தன.^[3]

அல்டெரா1983 இல் நிறுவப்பட்டது மற்றும் 1984 ஆம் ஆண்டில் தொழில்துறையின் முதல் மறுபிரசுரம் செய்யக்கூடிய லாஜிக் சாதனத்தை வழங்கியது - EP300 - இது தொகுப்பில் ஒரு குவார்ட்ஸ் சாளரத்தைக் கொண்டிருந்தது, இது பயனர்கள் டையில் அல்ட்ரா வயலட் விளக்கைப் பிரகாசிக்க அனுமதித்தது.EPROMசாதன கட்டமைப்பை வைத்திருக்கும் செல்கள்.^[4]

Xilinxமுதல் வணிக ரீதியாக சாத்தியமான புல நிரலாக்கத்தை உருவாக்கியதுவாயில் வரிசை1985 இல்^[3]- XC2064.^[5]XC2064 ஆனது நிரல்படுத்தக்கூடிய வாயில்கள் மற்றும் வாயில்களுக்கு இடையே நிரல்படுத்தக்கூடிய இடைத்தொடர்புகளைக் கொண்டிருந்தது, இது ஒரு புதிய தொழில்நுட்பம் மற்றும் சந்தையின் தொடக்கமாகும்.^[6]XC2064 ஆனது இரண்டு மூன்று உள்ளீடுகளுடன் 64 கட்டமைக்கக்கூடிய லாஜிக் பிளாக்குகளை (CLBs) கொண்டிருந்தது.தேடல் அட்டவணைகள்(LUTகள்).^[7]

1987 இல், திகடற்படை மேற்பரப்பு போர் மையம்600,000 மறு நிரல்படுத்தக்கூடிய வாயில்களை செயல்படுத்தும் ஒரு கணினியை உருவாக்க ஸ்டீவ் கேசல்மேன் முன்மொழிந்த ஒரு பரிசோதனைக்கு நிதியளித்தார்.கேசெல்மேன் வெற்றியடைந்தார் மற்றும் அமைப்பு தொடர்பான காப்புரிமை 1992 இல் வழங்கப்பட்டது.^[3]

Altera மற்றும் Xilinx தடையின்றி தொடர்ந்தது மற்றும் 1985 முதல் 1990 களின் நடுப்பகுதி வரை போட்டியாளர்கள் முளைத்து, அவர்களின் சந்தைப் பங்கின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியை அரித்துக்கொண்டது.1993 வாக்கில், ஆக்டெல் (இப்போதுமைக்ரோசெமி) சந்தையில் சுமார் 18 சதவிகிதம் சேவை செய்து வந்தது.^[6]

1990கள் எஃப்பிஜிஏக்களின் விரைவான வளர்ச்சியின் காலகட்டமாக இருந்தது, சுற்று நுட்பம் மற்றும் உற்பத்தி அளவு ஆகிய இரண்டிலும்.1990 களின் முற்பகுதியில், FPGAக்கள் முதன்மையாகப் பயன்படுத்தப்பட்டனதொலைத்தொடர்புமற்றும்நெட்வொர்க்கிங்.தசாப்தத்தின் முடிவில், FPGAக்கள் நுகர்வோர், வாகனம் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் தங்கள் வழியைக் கண்டறிந்தன.^[8]

2013 ஆம் ஆண்டளவில், Altera (31 சதவீதம்), ஆக்டெல் (10 சதவீதம்) மற்றும் Xilinx (36 சதவீதம்) ஆகியவை இணைந்து FPGA சந்தையில் தோராயமாக 77 சதவீதத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்தியது.^[9]

மைக்ரோசாப்ட் போன்ற நிறுவனங்கள் அதிக செயல்திறன் கொண்ட, கணக்கீட்டு ரீதியாக தீவிர அமைப்புகளை (போன்றவை) துரிதப்படுத்த FPGAகளைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளன.தரவு மையங்கள்அது அவர்களின் செயல்படும்பிங் தேடுபொறி), காரணமாகஒரு வாட் செயல்திறன்நன்மை FPGAக்கள் வழங்குகின்றன.^[10]மைக்ரோசாப்ட் FPGAகளைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியதுமுடுக்கி2014 இல் Bing, மற்றும் 2018 இல் FPGA களை மற்ற தரவு மைய பணிச்சுமைகளில் பயன்படுத்தத் தொடங்கியதுநீலநிறம் கிளவுட் கம்ப்யூட்டிங்நடைமேடை.^[11]

பின்வரும் காலக்கெடுக்கள் FPGA வடிவமைப்பின் பல்வேறு அம்சங்களில் முன்னேற்றத்தைக் குறிப்பிடுகின்றன:

வாயில்கள்

• 1987: 9,000 வாயில்கள், Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, கடற்படை மேற்பரப்பு போர் துறை^[3]
• 2000 களின் முற்பகுதி: மில்லியன்கள்^[8]
• 2013: 50 மில்லியன், Xilinx^[12]

சந்தை அளவு

• 1985: முதல் வணிக FPGA : Xilinx XC2064^[5][6]
• 1987: $14 மில்லியன்^[6]
• c.1993: >$385 மில்லியன்^{[6][தோல்வி சரிபார்ப்பு]}
• 2005: $1.9 பில்லியன்^[13]
• 2010 மதிப்பீடுகள்: $2.75 பில்லியன்^[13]
• 2013: $5.4 பில்லியன்^[14]
• 2020 மதிப்பீடு: $9.8 பில்லியன்^[14]

வடிவமைப்பு தொடங்குகிறது

ஏவடிவமைப்பு தொடக்கம்FPGA இல் செயல்படுத்துவதற்கான புதிய தனிப்பயன் வடிவமைப்பு.

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

வடிவமைப்புதொகு]

தற்கால FPGAக்கள் பெரிய வளங்களைக் கொண்டுள்ளனதர்க்க வாயில்கள்மற்றும் சிக்கலான டிஜிட்டல் கணக்கீடுகளை செயல்படுத்த ரேம் தொகுதிகள்.FPGA வடிவமைப்புகள் மிக வேகமாக I/O விகிதங்கள் மற்றும் இருதரப்பு தரவுகளைப் பயன்படுத்துகின்றனபேருந்துகள், அமைவு நேரம் மற்றும் ஹோல்ட் நேரத்திற்குள் சரியான தரவின் சரியான நேரத்தைச் சரிபார்ப்பது சவாலாகிறது.

மாடி திட்டமிடல்இந்த நேரக் கட்டுப்பாடுகளைச் சந்திக்க FPGA களுக்குள் வள ஒதுக்கீட்டை செயல்படுத்துகிறது.FPGAக்கள் எந்த தருக்க செயல்பாட்டையும் செயல்படுத்த பயன்படுத்தப்படலாம்ASICநிகழ்த்த முடியும்.ஷிப்பிங்கிற்குப் பிறகு செயல்பாட்டைப் புதுப்பிக்கும் திறன்,பகுதி மறு கட்டமைப்புவடிவமைப்பின் ஒரு பகுதி^[17]மற்றும் ASIC வடிவமைப்புடன் தொடர்புடைய குறைந்த தொடர் பொறியியல் செலவுகள் (பொதுவாக அதிக யூனிட் விலை இருந்தாலும்), பல பயன்பாடுகளுக்கு நன்மைகளை வழங்குகின்றன.^[1]

சில FPGAகள் டிஜிட்டல் செயல்பாடுகளுக்கு கூடுதலாக அனலாக் அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளன.மிகவும் பொதுவான அனலாக் அம்சம் ஒரு நிரல்படுத்தக்கூடியதுவீதம்ஒவ்வொரு அவுட்புட் பின்னிலும், பொறியாளரை லேசாக ஏற்றப்பட்ட பின்களில் குறைந்த கட்டணத்தை அமைக்க அனுமதிக்கிறது.மோதிரம்அல்லதுஜோடிஏற்றுக்கொள்ள முடியாதது, மற்றும் மிக மெதுவாக இயங்கும் அதிவேக சேனல்களில் அதிக அளவு ஏற்றப்பட்ட பின்களுக்கு அதிக கட்டணங்களை அமைக்கவும்.^[18][19]மேலும் பொதுவானவை குவார்ட்ஸ்-படிக ஆஸிலேட்டர்கள், ஆன்-சிப் ரெசிஸ்டன்ஸ்-கேபாசிட்டன்ஸ் ஆஸிலேட்டர்கள், மற்றும்கட்டம் பூட்டப்பட்ட சுழல்கள்உட்பொதிக்கப்பட்டதுமின்னழுத்த-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆஸிலேட்டர்கள்கடிகார உருவாக்கம் மற்றும் மேலாண்மை மற்றும் அதிவேக சீரியலைசர்-டீரியலைசர் (SERDES) டிரான்ஸ்மிட் கடிகாரங்கள் மற்றும் ரிசீவர் கடிகார மீட்பு ஆகியவற்றிற்காக பயன்படுத்தப்படுகிறது.மிகவும் பொதுவானவை வேறுபட்டவைஒப்பிடுபவர்கள்இணைக்க வடிவமைக்கப்பட்ட உள்ளீட்டு ஊசிகளில்வேறுபட்ட சமிக்ஞைசேனல்கள்.ஒரு சில "கலப்பு சமிக்ஞைFPGAக்கள்” ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட புறச்சூழலைக் கொண்டுள்ளனஅனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றிகள்(ADCs) மற்றும்டிஜிட்டல்-டு-அனலாக் மாற்றிகள்(டிஏசி) அனலாக் சிக்னல் கண்டிஷனிங் பிளாக்குகளுடன் அவை செயல்பட அனுமதிக்கிறதுசிஸ்டம்-ஆன்-எ-சிப்(SoC).^[20]இத்தகைய சாதனங்கள் ஒரு FPGA இடையே உள்ள கோட்டை மங்கலாக்குகின்றன, இது டிஜிட்டல் மற்றும் பூஜ்ஜியங்களை அதன் உள் நிரல்படுத்தக்கூடிய இன்டர்கனெக்ட் துணி மீது கொண்டு செல்கிறது, மேலும்புலம் நிரல்படுத்தக்கூடிய அனலாக் வரிசை(FPAA), இது அதன் உள் நிரல்படுத்தக்கூடிய ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட துணியில் அனலாக் மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

லாஜிக் தொகுதிகள்தொகு]

முதன்மைக் கட்டுரை:லாஜிக் தொகுதி

லாஜிக் கலத்தின் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு விளக்கம் (LUT -தேடல் அட்டவணை, FA -முழு சேர்ப்பான், DFF –டி-வகை ஃபிளிப்-ஃப்ளாப்)

மிகவும் பொதுவான FPGA கட்டமைப்பு ஒரு வரிசையைக் கொண்டுள்ளதுதர்க்கத் தொகுதிகள்(கட்டமைக்கக்கூடிய லாஜிக் பிளாக்குகள், CLBகள் அல்லது லாஜிக் வரிசை தொகுதிகள், LABகள், விற்பனையாளரைப் பொறுத்து)I/O பட்டைகள், மற்றும் ரூட்டிங் சேனல்கள்.^[1]பொதுவாக, அனைத்து ரூட்டிங் சேனல்களும் ஒரே அகலத்தைக் கொண்டிருக்கும் (கம்பிகளின் எண்ணிக்கை).பல I/O பேட்கள் வரிசையில் ஒரு வரிசையின் உயரம் அல்லது ஒரு நெடுவரிசையின் அகலத்தில் பொருந்தலாம்.

"ஒரு பயன்பாட்டு சுற்று போதுமான ஆதாரங்களுடன் FPGA இல் வரைபடமாக்கப்பட வேண்டும்.தேவைப்படும் CLBகள்/LABகள் மற்றும் I/Oக்களின் எண்ணிக்கை வடிவமைப்பிலிருந்து எளிதாகத் தீர்மானிக்கப்பட்டாலும், அதே அளவு லாஜிக் கொண்ட வடிவமைப்புகளில் கூட தேவைப்படும் ரூட்டிங் டிராக்குகளின் எண்ணிக்கை கணிசமாக வேறுபடலாம்.(உதாரணமாக, ஏகுறுக்கு பட்டை சுவிட்ச்a ஐ விட அதிக ரூட்டிங் தேவைப்படுகிறதுசிஸ்டாலிக் வரிசைஅதே வாயில் எண்ணிக்கையுடன்.பயன்படுத்தப்படாத ரூட்டிங் டிராக்குகள் எந்தப் பலனையும் வழங்காமல் பகுதியின் விலையை (செயல்திறனைக் குறைக்கின்றன) அதிகரிப்பதால், FPGA உற்பத்தியாளர்கள் போதுமான டிராக்குகளை வழங்க முயற்சி செய்கிறார்கள், இதனால் பெரும்பாலான வடிவமைப்புகளின் அடிப்படையில் பொருந்தும்தேடல் அட்டவணைகள்(LUTகள்) மற்றும் I/Os ஆக இருக்கலாம்வழியனுப்பப்பட்டது.பெறப்பட்டவை போன்ற மதிப்பீடுகளால் இது தீர்மானிக்கப்படுகிறதுவாடகை விதிஅல்லது ஏற்கனவே உள்ள வடிவமைப்புகளுடன் சோதனைகள் மூலம்."^[21]2018 வரை,நெட்வொர்க்-ஆன்-சிப்ரூட்டிங் மற்றும் ஒன்றோடொன்று இணைப்பிற்கான கட்டமைப்புகள் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன.^{[விவரங்கள் தேவை]}

பொதுவாக, ஒரு லாஜிக் பிளாக் சில லாஜிக்கல் செல்களைக் கொண்டுள்ளது (ALM, LE, ஸ்லைஸ் போன்றவை).ஒரு பொதுவான செல் 4-உள்ளீடு LUT, aமுழு சேர்ப்பான்(FA) மற்றும் ஏடி-வகை ஃபிளிப்-ஃப்ளாப்.இவை இரண்டு 3-உள்ளீடு LUTகளாகப் பிரிக்கப்படலாம்.இல்சாதாரண பயன்முறைஅவை முதல் வழியாக 4-உள்ளீடு LUT ஆக இணைக்கப்படுகின்றனமல்டிபிளெக்சர்(மக்ஸ்).இல்எண்கணிதம்பயன்முறையில், அவற்றின் வெளியீடுகள் சேர்ப்பவருக்கு வழங்கப்படுகின்றன.பயன்முறையின் தேர்வு இரண்டாவது மியூக்ஸில் திட்டமிடப்பட்டுள்ளது.வெளியீடு இரண்டாக இருக்கலாம்ஒத்திசைவானஅல்லதுஒத்திசைவற்ற, மூன்றாவது mux இன் நிரலாக்கத்தைப் பொறுத்து.நடைமுறையில், சேர்ப்பவரின் முழு அல்லது பகுதிகள்செயல்பாடுகளாக சேமிக்கப்படுகிறதுசேமிப்பதற்காக LUTகளில்விண்வெளி.^[22][23][24]

கடினமான தொகுதிகள்தொகு]

நவீன எஃப்பிஜிஏ குடும்பங்கள் சிலிக்கானில் நிலைநிறுத்தப்பட்ட உயர் நிலை செயல்பாட்டைச் சேர்க்க மேலே உள்ள திறன்களை விரிவுபடுத்துகின்றன.இந்த பொதுவான செயல்பாடுகளை சர்க்யூட்டில் உட்பொதிப்பது தேவையான பகுதியைக் குறைக்கிறது மற்றும் தர்க்கரீதியான பழமையானவற்றிலிருந்து அவற்றை உருவாக்குவதை விட அந்த செயல்பாடுகளுக்கு அதிக வேகத்தை அளிக்கிறது.இவற்றின் எடுத்துக்காட்டுகள் அடங்கும்பெருக்கிகள், பொதுவானடிஎஸ்பி தொகுதிகள்,உட்பொதிக்கப்பட்ட செயலிகள், அதிவேக I/O லாஜிக் மற்றும் உட்பொதிக்கப்பட்டதுநினைவுகள்.

உயர்நிலை FPGAகள் அதிவேகத்தைக் கொண்டிருக்கலாம்பல-ஜிகாபிட் டிரான்ஸ்ஸீவர்கள்மற்றும்கடினமான ஐபி கோர்கள்போன்றவைசெயலி கோர்கள்,ஈதர்நெட் நடுத்தர அணுகல் கட்டுப்பாட்டு அலகுகள்,பிசிஐ/பிசிஐ எக்ஸ்பிரஸ்கட்டுப்படுத்திகள், மற்றும் வெளிப்புற நினைவக கட்டுப்படுத்திகள்.நிரல்படுத்தக்கூடிய துணியுடன் இந்த கோர்கள் உள்ளன, ஆனால் அவை கட்டமைக்கப்பட்டவைதிரிதடையம்LUTகளுக்குப் பதிலாக அவை ASIC-நிலையைக் கொண்டுள்ளனசெயல்திறன்மற்றும்மின் நுகர்வுகணிசமான அளவு துணி வளங்களை உட்கொள்ளாமல், பயன்பாடு-குறிப்பிட்ட தர்க்கத்திற்கு அதிகமான துணியை இலவசம்.மல்டி-ஜிகாபிட் டிரான்ஸ்ஸீவர்களில் அதிக செயல்திறன் கொண்ட அனலாக் உள்ளீடு மற்றும் அவுட்புட் சர்க்யூட்ரி மற்றும் அதிவேக சீரியலைசர்கள் மற்றும் டீரியலைசர்கள் ஆகியவை உள்ளன, இவை LUT களில் இருந்து உருவாக்க முடியாத கூறுகள்.போன்ற உயர்-நிலை உடல் அடுக்கு (PHY) செயல்பாடுவரி குறியீட்டு முறைFPGA ஐப் பொறுத்து கடினமான தர்க்கத்தில் சீரியலைசர்கள் மற்றும் டீரியலைசர்களுடன் இணைந்து செயல்படுத்தப்படலாம் அல்லது செயல்படுத்தப்படாமல் இருக்கலாம்.