Układy FPGA. Programowalne Układy Cyfrowe dr inż. Paweł Russek

Podobne dokumenty
Programowalne Układy Logiczne. Wykład I dr inż. Paweł Russek

Programowalne Układy Logiczne. Wykład III FPGA dr inż. Paweł Russek

Kierunek Inżynieria Akustyczna, V rok Programowalne Układy Cyfrowe. Platforma sprzętowa. Rajda & Kasperek 2014 Katedra Elektroniki AGH 1

Język opisu sprzętu VHDL

ZASTOSOWANIA UKŁADÓW FPGA W ALGORYTMACH WYLICZENIOWYCH APPLICATIONS OF FPGAS IN ENUMERATION ALGORITHMS

Systemy wbudowane. Układy programowalne

FPGA, CPLD, SPLD. Synteza systemów reprogramowalnych 1/27. dr inż. Mariusz Kapruziak pok. 107, tel

Kierunek Elektronika, III rok Języki Opisu Sprzętu. Platforma sprzętowa. Rajda & Kasperek 2016 Katedra Elektroniki AGH 1

Układy programowalne. Wykład z ptc część 5

Systemy na Chipie. Robert Czerwiński

Cyfrowe układy scalone

Cyfrowe układy scalone

Układy reprogramowalne i SoC Wprowadzenie

Ochrona własności intelektualnej projektów w układach FPGA poprzez szyfrowanie danych konfiguracyjnych

Projektowanie układów FPGA. Żródło*6+.

Elektrotechnika II Stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Układy programowalne. Wykład z ptc część 5

Programowalne Układy Logiczne Konfiguracja/Rekonfiguracja

PROGRAMMABLE DEVICES UKŁADY PROGRAMOWALNE

Programowalne scalone układy cyfrowe PLD, CPLD oraz FPGA

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

Współczesne techniki informacyjne

Opis przedmiotu zamówienia

Programowanie Układów Logicznych kod kursu: ETD6203 W dr inż. Daniel Kopiec. Pamięć w układach programowalnych

Implementacja Gigabitowego Ethernetu na układach FPGA dla eksperymentów fizycznych

Architektura układów FPGA

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Instytut Telekomunikacji Zakład Podstaw Telekomunikacji.

Układy programowalne

Politechnika Warszawska

Technika Cyfrowa 2 wykład 1: programowalne struktury logiczne - wprowadzenie

Wielokontekstowy sterownik programowalny przyszłości wykorzystujący układy programowalne psoc

Cyfrowe układy scalone

Wykład 6. Mikrokontrolery z rdzeniem ARM

MIKROELEKTRONIKA [gr.], dział. elektroniki zajmujący się działaniem, konstrukcją Fifth i technologią Level układów scalonych.

Opis przedmiotu zamówienia CZĘŚĆ 1

MODEL KOMÓRKI UKŁADU FPGA ZBUDOWANEGO W OPARCIU O BRAMKI PRĄDOWE

PROJEKTOWANIE UKŁADÓW VLSI

Układy interfejsowe Microchip (SMSC)

Układy FPGA w przykładach, część 2

Elektronika cyfrowa i mikroprocesory. Dr inż. Aleksander Cianciara

Ukªady Kombinacyjne - cz ± I

Układy logiczne układy cyfrowe

Using standard hardware accelerators to decrease computation times in scientific applications., ł

Wykorzystanie układów FPGA w implementacji systemów bezpieczeństwa sieciowego typu Firewall

Adam Korzeniewski - p. 732 dr inż. Grzegorz Szwoch - p. 732 dr inż.

Podstawy techniki cyfrowej i mikroprocesorowej - opis przedmiotu

Procesory w FPGA H D L. dr inż. Paweł Tomaszewicz Instytut Telekomunikacji Politechnika Warszawska

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: EIT s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Szczegółowy opis przedmiotu zamówienia. Część 1 - Laboratoryjny zestaw prototypowy

Architektury akceleratorów kryptograficznych opartych o układy programowalne. Marcin Rogawski

4. Wpisz do tabeli odpowiednie oznaczenia ukladów: PAL, PLA, PLE

Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych

Wybrane bloki i magistrale komputerów osobistych (PC) Opracował: Grzegorz Cygan 2010 r. CEZ Stalowa Wola

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Układy logiczne układy cyfrowe

Sterowniki PLC. Elektrotechnika II stopień Ogólno akademicki. przedmiot kierunkowy. Obieralny. Polski. semestr 1

WebPack nadal bezpłatnie, ale z licencją

Programowalne układy logiczne kod kursu: ETD Wprowadzenie do techniki FPGA W mgr inż. Maciej Rudek dr inż.

Bezpieczeństwo informacji oparte o kryptografię kwantową

Elementy cyfrowe i układy logiczne

Zagadnienia egzaminacyjne INFORMATYKA. stacjonarne. I-go stopnia. (INT) Inżynieria internetowa STOPIEŃ STUDIÓW TYP STUDIÓW SPECJALNOŚĆ

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych. Instytut Telekomunikacji Zakład Podstaw Telekomunikacji

Systemy wbudowane. Paweł Pełczyński

Bezpieczeństwo informacji oparte o kryptografię kwantową

Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Spis treúci. Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1. Przedmowa Wstęp... 11

Szyfry strumieniowe w układach programowalnych FPGA. Marcin Rogawski

Komputerowe systemy wspomagania projektowania układów cyfrowych

mgr inż. Maciej Rudek opracował: dr inż. Daniel Kopiec

PROJEKT I OPTYMALIZACJA STRUKTURY LOGICZNEJ DYDAKTYCZNEGO SYSTEMU MIKROPROCESOROWEGO DLA LABORATORIUM PROJEKTOWANIA ZINTEGROWANEGO

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1

Wykład 2. Mikrokontrolery z rdzeniami ARM

Podstawy Informatyki JA-L i Pamięci

Struktura i funkcjonowanie komputera pamięć komputerowa, hierarchia pamięci pamięć podręczna. System operacyjny. Zarządzanie procesami

E-E-A-1008-s6. Sterowniki PLC. Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

PROJEKTOWANIE UKŁADÓW MIKROPROGRAMOWANYCH Z WYKORZYSTANIEM WBUDOWANYCH BLOKÓW PAMIĘCI W MATRYCACH PROGRAMOWALNYCH

Krótkie przypomnienie

Literatura. adów w cyfrowych. Projektowanie układ. Technika cyfrowa. Technika cyfrowa. Bramki logiczne i przerzutniki.

E-4EZA1-10-s7. Sterowniki PLC

UKŁAD SCALONY. Cyfrowe układy można podzielić ze względu na różne kryteria, na przykład sposób przetwarzania informacji, technologię wykonania.

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EAR s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Sterowniki programowalne Programmable Controllers. Energetyka I stopień Ogólnoakademicki. przedmiot kierunkowy

Opracował: Jan Front

Rodzaje układów programowalnych

Metody optymalizacji soft-procesorów NIOS

Politechnika Gdańska. Gdańsk, 2016

PROGRAMOWALNE STEROWNIKI LOGICZNE

Zaawansowane technologie w nowoczesnych układach sterowania

Wydział Elektryczny. Katedra Automatyki i Elektroniki. Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: PROGRAMOWALNE STRUKTURY LOGICZNE

Zastosowania mikrokontrolerów w przemyśle

FPGA IMPLEMENTATION OF FAST FOURIER TRANSFORM ALGORITHM IMPLEMENTACJA ALGORYTMU SZYBKIEJ TRANSFORMATY FOURIERA W UKŁADZIE PROGRAMOWALNYM FPGA

System mikroprocesorowy i peryferia. Dariusz Chaberski

Architektura komputerów

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

Wydział Elektryczny. Katedra Automatyki i Elektroniki. Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: TECHNIKA CYFROWA 2 TZ1A

Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne

5. PROGRAMOWALNE UKŁADY LOGICZNE

Architektura ARM. Materiały do wykładu. Marcin Peczarski. 19 maja Instytut Informatyki Uniwersytet Warszawski


Temat: Pamięci. Programowalne struktury logiczne.

Transkrypt:

Układy FPGA Programowalne Układy Cyfrowe dr inż. Paweł Russek

Program wykładu Geneza Technologia Struktura Funktory logiczne, sieć połączeń, bloki we/wy Współczesne układy FPGA Porównanie z ASIC

Literatura www.actel.com www.altera.com www.xilinx.com www.latticesemi.com Field Programmable Gate Arrays J.V. Oldfield, R.C. Dorf Field Programable Gate Array Technology ed. S.M. Trimberger Digital System Design And Prototyping Using Field Programmable Logic, Z. Salcic, A. Smailagi

Nisza technologiczna

Potencjalne zastosowania Kontrolery przemysłowe Urządzenia medyczne Telekomunkacja Przetwarzanie danych Przemysł samochodowy, lotniczy, kosmiczny Multimedia(set-top box, konsole do gier)

Geneza Hierarchiczny model projektowania Projektowanie modułowe Stanowią jednorodne medium realizacji układów cyfrowych Przykładowa struktura blokowa procesora GPP: Budowa modułowa Poszczególne bloki wykonują niezależne zadania

Field Programmable Gate Arrays CPLD MPGA/FPGA Mask Programmable Gate Arrays Semi-Custom ASIC Matryca funktorów logicznych Realizacja funkcji poprzez nałożenie maski sieci połączeń MPGA FPGA

Technologie FPGA FPGA SRAM Xilinx, Altera Antyfuse Actel EEPROM MAX Altera ProASIC

Element programowania: SRAM Ulotność Pamięć zewnętrzna Reprogramowalność Jakość układów Technologia Moc

Element programowania: Antifuse Rezystancja Rozmiary Czas programowania Testowalność Technologia Moc OTP Actel antyfuse

Elementy składowe FPGA Bloki logiczne. Realizują cyfrowe układy kombinacyjne i sekwencyjne. Matryce komutacyjne. Do realizacji sieci połączeń Zasoby połączeniowe. Bloki WE/WY. Połączenie bloków logicznych z wyprowadzeniami zewnętrznymi

Struktury FPGA Technologia programowania wymusza strukturę SRAM Antifuse

Funktory logiczne Technologia wymusza sposób realizacji funktorów logicznych SRAM Antifuse

Bloki logiczne SRAM

Matryca połączeń Połączenia typu: Programmable interconect C Switch matrix S

Hierarchia połączeń. Metoda 1. Zasoby połączeniowe decydują o zaletach i wadach FPGA.

Hierarchia połączeń. Metoda 2.

Multiplekser zamiast LUT Firma Actel Sposób atrakcyjny przy małym rozmiarze klucza programowalnego - antifuse MUX 2:1 realizuje dowolną funkcję logiczna 2 zmiennych Realizacja technologiczne zgodna z realizacją sieci połączeń FPGA Duża funkcjonalność niewielkim kosztem

Przykład z MUX firmy Actel Realizuje wszystkie funkcje 3 zmiennych Realizuje wiele funkcji 4 zmiennych

Multipleksery w funkcji przerzutników C1=0, C2=clk: rising edge flip-flop

Struktura ACTEL

Współczesne układy FPGA Wyzwanie: Potrzeba skutecznej konkurencji z full-custom ASIC Fakty: 1. Powszechne stosowanie pewnych elementów logicznych 2. Projektowanie oparte o platformy projektowe 3. Dominujące zapotrzebowanie w pewnych dziedzinach zastosowań. 4. Ogromne możliwości jakie daje technologia półprzewodnikowa Wbudowane bloki funkcjonale.

Wbudowane pamięci

Wbudowane CPU

Wbudowane MUL/MAC/DSP

Dystrybucja zegara

Kontrola zegara

Bloki IO

Współczesne układy FPGA Brak jednorodnej struktury

Ewolucja FPGA Xilinxa

Domain Based FPGA LX : High-performance logic and parallel IO LXT: High-performance logic with serial connectivity SXT: Extensive signal processing with serial connectivity Other platform to follow: Embedded-oriented with Highest Performance Serial Capabilities LX Platform SXT Platform LXT Platform Extensive Embedded Blocks + Highest Performance Serial Connectivity Embedded Platform Coming Soon

Rodzina Vitrex 4

Technologia V4

Virtex5 Advanced Configuration Options Integrated System Monitor Most Advanced High-Performance Express Fabric 36Kbit Dual-Port Block RAM / FIFO with Integrated ECC SelectIO with ChipSync Technology and XCITE DCI 25x18 DSP Slice 550 MHz Clock Management Tile with DCM and PLL 10/100/1000 Mbps Ethernet MAC Blocks* Low-Power RocketIO GTP Serial Transceivers* PCI-Express Endpoint Blocks*

FPGA vs ASIC

CPLD vs FPGA CPLD FPGA Struktura niejednorodna Średnia ilość zasobów Narzucona struktura połączeń Duża szybkość Struktura tablicowa Duża ilość zasobów Duża dowolność łączenia zasobów Średnia szybkość