Bosh sahifa > Ko'rgazma > Kontent

Maydonlarni dasturlash mumkin bo'lgan darvoza qatori

Mar 11, 2019

ASIKlarga

Tarixiy jihatdan, FPGAs sekinroq, kamroq energiya tejamkorligi va odatda ularning ASICning o'zlariga mos keladigan qurilmalariga qaraganda kamroq funksiyalarga erishdi. Qadimgi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, FPGA-larda ishlab chiqarilgan loyihalar o'rtacha 40 barobar ko'proq maydonga ega bo'lishi kerak, 12 martadan ko'proq dinamik kuchga ega va tegishli ASIC ilovalari tezligini uchdan bir qismida bajarish kerak.


Yaqinda Xilinx Virtex-7 yoki Altera Stratix 5 kabi FPGA-larni mos keluvchi ASIC va ASSP ("Mustaqil dasturiy standart" qismlari, masalan, mustaqil USB interfeysi chiplari) echimlari bilan raqobatlashdi. tezligi, pastroq materiallar narxi, realizatsiya qilishning minimal miqdori va qayta konfiguratsiya qilish uchun imkoniyatlarning kengaytirilishi. Ilgari dizayn 6 dan 10 ASICni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan bo'lsa, hozirda bitta dizayn faqat bitta FPGA yordamida amalga oshirilishi mumkin.


FPGAsning afzalliklari quyidagilarni o'z ichiga oladi: xatoliklarni tuzatish uchun allaqachon tarqatilgan (ya'ni "sohada") qayta dasturlash va tez-tez bozorga qisqa muddat kiritish va takroriy bo'lmagan muhandislik xarajatlarini kamaytirish. Ta'minlovchilar FPGA prototipi orqali o'rta yo'lni ham olishlari mumkin: FPGA-larda prototipli apparatini ishlab chiqish, ammo ularning yakuniy versiyasini ASIC sifatida ishlab chiqishi, shuning uchun u dizayndan so'ng o'zgartirilmasligi mumkin.


Trends


Xilinx 2009 yilning fevral oyi holatiga ko'ra ASIC / FPGA paradigmini bir necha bozor va texnologiya dinamikasi o'zgartirganligini ta'kidladi:


Integratsiyalashgan elektron ishlab chiqarish xarajatlari agressiv ravishda oshdi

ASIC murakkabligi rivojlanish vaqtini uzaytirdi

Ar-ge resurslari va ishchilar soni kamaydi

Sekin-asta bozorga tushgan daromadlar oshib bordi

Kambag'al iqtisodiyotda moliyaviy cheklovlar arzon texnologiyalarni ishlab chiqardi.

Ushbu tendentsiyalar FPGAsni ASICsga nisbatan ancha yuqori hajmli dasturlar uchun tarixiy jihatdan ishlatilganidan ko'ra yaxshiroq alternativ qiladi, bu esa kompaniyaning ko'payib borayotgan FPGA dizaynini boshlaganini ko'rsatadi.


Ba'zi FPGA'lar qisman qayta konfiguratsiya qilish qobiliyatiga ega, bu esa qurilmaning bir qismini qayta ishlashga imkon beradi, boshqa qismlar esa davom etmoqda.



Murakkab dasturlashtirilgan mantiqiy qurilmalar (CPLD)

Murakkab dasturlashtirilgan mantiqiy qurilmalar (CPLDlar) va FPGAlar o'rtasidagi asosiy farqlar me'moriy hisoblanadi. CPLD nisbatan kam miqdorda soatli registrlar beradigan bir yoki bir nechta programlanadigan sum-of-mahsulotlar mantiqiy tuzilmasidan tashkil topgan nisbatan cheklovli tuzilishga ega. Natijada, CPLDlar kamroq moslashuvchan, lekin ko'proq vaqt oralig'idagi kechikishlar va yuqori mantiq bilan o'zaro aloqa nisbati afzalliklariga ega. [Foydali ishora] Boshqa tomondan, FPGA arxitekturasi interkonnect orqali boshqariladi. Bu esa, ularni yanada moslashuvchan qiladi (ularni amalga oshirish uchun qulay bo'lgan dizaynlar qatoriga qarab), yoki undan murakkab elektron dizayn otomasyonunun (EDA) dasturi uchun dizayn qilish yoki undan ham murakkab.


Amalda, FPGA va CPLDlar o'rtasidagi farq odatda FPGAs resurslari jihatidan CPLDga qaraganda ancha kattaroqdir. Odatda, faqat FPGA'ler qo'shimchalar, ko'paytma, xotira va ketma-ket ishga tushirish / diziselleƟtirici kabi yanada murakkab ko'milgan vazifalarni o'z ichiga oladi. Yana bir keng tarqalgan farq shundan iboratki, CPLDlar konfiguratsiyani saqlab qo'yish uchun o'rnatilgan flesh xotiradan iborat bo'lib, FPGA lar odatda tashqi xotirali xotiraga muhtoj (lekin har doim emas).


Agar dizayni oddiy holga keltirishni talab qilsa (mantiq allaqachon kuchga ega bo'lsa) CPLDlar odatda afzal ko'riladi. Ko'pgina boshqa dasturlar uchun FPGA-lar odatda afzallik beriladi. Ba'zan ikkala CPLD va FPGA bir tizim tarkibida ishlatiladi. Ushbu dizaynlarda CPLDlar odatda yopishtiruvchi mantiqiy funktsiyalarni bajaradi va FPGA "yuklash" va to'liq elektron plataning tiklash va yuklash tartibini nazorat qilish uchun mas'uldir. Shuning uchun, ilovaga qarab, bir dizaynda ham FPGA va CPLDni ishlatish oqilona bo'lishi mumkin.

Xavfsizlik masalalari

FPGAs apparat xavfsizligi bilan bog'liq ASIC yoki xavfsiz mikroiƟlemcilerle bilan solishtirganda ham afzalliklarni va Kamchiliklari mavjud. FPGAsning moslashuvchanligi ishlab chiqarish jarayonida zararli o'zgarishlarni yanada pastroq qiladi. Ilgari, ko'plab FPGA uchun, dizaynning kichik oqimlari FPGA tashqi xotiradan yuklaydi (odatda har bir ochiq-oydin rejimda). Barcha yirik FPGA sotuvchilari endi dizaynerlarga bitstream shifrlash va autentifikatsiya qilish kabi xavfsizlik echimlari spektrini taklif qiladilar. Misol uchun, Altera va Xilinx tashqi flesh xotirada saqlangan bitlar uchun AES (256 bitgacha) shifrlashni taklif qiladi.


Mikrosemi Proasic 3 yoki Lattice's XP2 programlanadigan qurilmalari kabi o'zlarining konfiguratsiyasini uchuvchi bo'lmagan flesh-xotirada saqlaydigan FPGA-lari bit oqimini ta'sir qilmaydi va shifrlash shart emas. Bundan tashqari, qo'ng'iroq jadvalidagi flesh xotira kosmik ilovalar uchun yagona voqea xavotirini saqlaydi. Qo'llab-quvvatlaydigan qarshilikning yuqori kafolatini talab qiladigan iste'molchilar Microsemi kabi sotuvchilardan FPGA-lardan bir marta yozilishlari mumkin.


Stratix 10 FPGA va SoCs bilan Altera jismoniy hujumlarga qarshi yuqori darajada himoya qilish uchun xavfsiz qurilmalar menejeri va jismonan tushunarsiz funksiyalarni taqdim etdi.


2012-yilda tadqiqotchilar Sergey Skorobogatov va Kristofer Vuds FPGA-larni dushmanlik niyatlari bilan himoyasiz bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. Actik / Microsemi ProAsic 3 qismida kremniy va kirish kalitlarini qayta dasturlash, shifrlanmagan kichik oqimlarga kirish, past darajadagi silikon xususiyatlarini o'zgartirish va konfiguratsiya ma'lumotlarini chiqarish singari juda ko'p darajadagi himoyasiz bo'lib, silikonda muhim orqa eshik zaifligi aniqlangan.