Проектирование на ПЛИС

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Проектирование на ПЛИС

Содержание

2. Классификация цифровых интегральных схем
3. МИС, СИС, БИС, СБИС – микросхемы малого, среднего, большого и сверхбольшого уровня интеграции. МП – микропроцессоры
4. ИСПС – интегральные схемы с программируемой структурой или ПЛИС – программируемые логические интегральные схемы SSI, MSI,
5. Стандартные ИС – это готовые изделия, производимые массовыми тиражами, затраты на проектирование мало влияют на конечную
6. Стандартные цифровые ИС МИС и СИС используются и сейчас для отдельных задач, но сложные устройства делать
7. Стандартные ЦИС (прод.) ИСПС – дают возможность использовать ИС высокого уровня интеграции не только в массовых
8. До создания ПЛИС специализирован-ные проекты, в зависимости от сложности проекта, его тиражности, требований к техническим и
9. Полностью заказные схемы целиком проектируются под требования конкретного заказчика. Проектировщик имеет полную свободу действий, определяя схему
10. Схемы на стандартных ячейках разрабатываются на основе разработанной ранее библиотеки стандартных ячеек, которая представляет собой набор
11. БМК представляют собой стандартный полуфабрикат, который доводится до готового изделия с помощью разработки индивидуальных межсоединений. Для
12. Проектирование на ПЛИС стало более дешевой альтернативой методам проектирования с использованием специализированных ИС и БМК. В
13. Сравнительная таблица вариантов создания специализированных проектов на ИС
14. Базовые Матричные Кристаллы БМК – полузаказная ИС. БМК – кристалл, на прямоугольной поверхности которого размещены внутренняя
15. В БМК канальной структуры между строками и столбцами базовых ячеек или их компактных групп оставляются горизонтальные
16. Структура БМК
17. Классификация логических схем программируемой логики по уровню интеграции и связанной с ним логической сложности; по архитектуре
18. Классификация логических схем программируемой логики Рассмотрим классификацию по 3-м основным признакам: архитектуре уровню интеграции и однородности/гибридности
19. Классификация ПЛИС по архитектуре
20. SPLD – Simple Programmable Logic Device, простые программируемые устройства. ПЛМ, PLA – программируемые логические матрицы, Programmable
21. SPLD реализуют дизъюнктивные нормальные формы (ДНФ) переключательных функций. Структура: Включенные последовательно две матрицы элементов: И, ИЛИ.
22. Структура SPLD
23. Представление вентиля в PLD
24. CPLD – состоят из нескольких блоков, подобных ПМЛ, которые объединяются с помощью программируемой коммутационной матрицы. Фирмы
25. Классические FPGA FPGA – состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков (ЛБ), расположенных по строкам и
26. Классификация ПЛИС по уровню интеграции
27. Классификация ПЛИС по кратности программирования
28. Транзистор с плавающим затвором
29. ПЛИС с динамическим репрограммированием Такие ПЛИС открывают ряд новых возможностей в области построения устройств и систем
30. Общие (системные) свойства микросхем программируемой логики Универсальность и связанные с нею высокий спрос со стороны потребителей,
31. Области применения ИСПС различных типов Формула стоимости ИС, изготовленной на освоенном тех.процессе: Сис = Сизг +
33. Место ИСПС в процессе создания современной аппаратуры Львиной долей инженерных разработок в современной России является использование
35. Скачать презентацию

Слайд 2

Классификация цифровых интегральных схем

Слайд 3

МИС, СИС, БИС, СБИС – микросхемы малого, среднего, большого и сверхбольшого

уровня интеграции.
МП – микропроцессоры
МК – микроконтроллеры
ЗУ – запоминающие устройства
БМК – базовый матричный кристалл

Классификация цифровых интегральных схем (прод.)

Слайд 4

ИСПС – интегральные схемы с программируемой структурой или ПЛИС – программируемые

логические интегральные схемы
SSI, MSI, VSI, VLSI – Small, Medium, Large, Very Large Scale Integration.
ASIC – Application Specific Integrated Circuit
ASSP – Application Specific Standard Products
MPGA – Mask Programmable Gate Array
LPGA – Laser Personalized Gate Array

Классификация цифровых интегральных схем (прод.)

Слайд 5

Стандартные ИС – это готовые изделия, производимые массовыми тиражами, затраты на

проектирование мало влияют на конечную стоимость.
Специализированные ИС – проектируются по конкретному заказу, затраты на проектирование составляют большую часть стоимости. Ограничена область применения.

Классификация цифровых интегральных схем (прод.)

Слайд 6

Стандартные цифровые ИС
МИС и СИС используются и сейчас для отдельных задач,

но сложные устройства делать на них не выгодно
МП и МК широко используются для решения задач программной реализации алгоритмов
БИС и СБИС запоминающих устройств массово применяются в различных системах.

Слайд 7

Стандартные ЦИС (прод.)
ИСПС – дают возможность использовать ИС высокого уровня интеграции

не только в массовых (от сотен тысяч), но и в проектах малой тиражности (вплоть до 1). Для потребителя ИСПС являются специализируемыми, а для промышленности – стандартными.

Слайд 8

До создания ПЛИС специализирован-ные проекты, в зависимости от сложности проекта, его

тиражности, требований к техническим и экономическим характеристикам и т.д., традиционно выполнялись в следующих вариантах:
на МИС и СИС
на БМК
на заказных ИС спроектированных по методу стандартных ячеек
на полностью заказных ИС

Слайд 9

Полностью заказные схемы целиком проектируются под требования конкретного заказчика. Проектировщик имеет

полную свободу действий, определяя схему по своему усмотрению вплоть до уровня отдельных транзисторов. Для изготовления схемы требуется разработка полного комплекта фотошаблонов, верификация и отладка всех схемных фрагментов. Такие схемы очень дороги и имеют длительные циклы проектирования.

Слайд 10

Схемы на стандартных ячейках разрабатываются на основе разработанной ранее библиотеки стандартных

ячеек, которая представляет собой набор хорошо отработанных схемных фрагментов, выполняющих определенные элементарные функции. Так же необходимо разрабатывать полный набор фотошаблонов, а характеристики несколько хуже чем у полностью заказных, но время проектирования схем на стандартных ячейках значительно меньше чем полностью заказных схем.

Слайд 11

БМК представляют собой стандартный полуфабрикат, который доводится до готового изделия с

помощью разработки индивидуальных межсоединений. Для специализации требуется изготовление малого числа фотошаблонов (MPGA) или проведения цикла операций разрушения межсоединений лазерным лучом (LPGA). Сходство методов проектирования на стандартных ячейках и БМК заключается в наличии библиотек функциональных элементов. Различие – в меньшем количестве необходимых фотошаблонов.

Слайд 12

Проектирование на ПЛИС стало более дешевой альтернативой методам проектирования с использованием

специализированных ИС и БМК. В настоящее время проектирование цифровых систем и логических устройств все больше перемещается в сторону широкого использования ПЛИС. ПЛИС сделали БИС/СБИС, предназначенные для решения специализированных задач, стандартной продукцией электронной промышленности.

Слайд 13

Сравнительная таблица вариантов создания специализированных проектов на ИС

Слайд 14

Базовые Матричные Кристаллы
БМК – полузаказная ИС.
БМК – кристалл, на прямоугольной

поверхности которого размещены внутренняя и периферийная области (ВО и ПО). В ВО по строкам и столбцам (в виде матрицы) расположены базовые ячейки (БЯ) – группы нескоммутированных схемных элементов (транзисторов, резисторов). Элементный состав базовой ячейки при разных вариантах межсоединений элементов допускает реализацию некоторого множества схем определенного класса, каждая из которых соответствует определенной функциональной ячейке (ФЯ). Для каждого БМК создается библиотека ФЯ, т.е. в сущности рисунков межсоединений, дающих ту или иную схему.

Слайд 15

В БМК канальной структуры между строками и столбцами базовых ячеек или

их компактных групп оставляются горизонтальные и вертикальные свободные зоны (каналы) для межсоединений.
В ПО кристалла размещаются периферийные ячейки (ПЯ), выполняющие операции ввода/вывода сигналов через контактные площадки, расположенные по краям кристалла.

Слайд 16

Структура БМК

Слайд 17

Классификация логических схем программируемой логики
по уровню интеграции и связанной с ним

логической сложности;
по архитектуре (типу функциональных блоков, характеру системы межсоединений)
числу допустимых циклов программирования;
типу памяти конфигурации (теневой памяти)
степени зависимости задержек сигналов от путей их распространения;
системным свойствам
схемотехники (КМДП, ТТЛШ)
однородности или гибридности

Слайд 18

Классификация логических схем программируемой логики
Рассмотрим классификацию по 3-м основным признакам:
архитектуре
уровню интеграции

и однородности/гибридности
числу допустимых циклов программирования и типу памяти конфигурации

Слайд 19

Классификация ПЛИС по архитектуре

Слайд 20

SPLD – Simple Programmable Logic Device, простые программируемые устройства.
ПЛМ, PLA –

программируемые логические матрицы, Programmable Logic Arrays
ПМЛ, PAL – программируемая матричная логика, Programmable Array Logic

Слайд 21

SPLD реализуют дизъюнктивные нормальные формы (ДНФ) переключательных функций.
Структура:
Включенные последовательно

две матрицы элементов: И, ИЛИ.
Техническая реализация:
И-НЕ, ИЛИ-НЕ
2 матрицы И-ИЛИ

Слайд 22

Структура SPLD

Слайд 23

Представление вентиля в PLD

Слайд 24

CPLD – состоят из нескольких блоков, подобных ПМЛ, которые объединяются с

помощью программируемой коммутационной матрицы.
Фирмы выпускающие CPLD: Altera, Atmel, Lattice Semiconductors, Cypress Semiconductors, Xilinx и др.

Слайд 25

Классические FPGA
FPGA – состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков (ЛБ),

расположенных по строкам и столбцам в виде матрицы, и трассировочных ресурсов, обеспечивающих их межсоединения.
FPGA схожи с MPGA, только для специализации не требуется обращаться к производителю ИМС.

Слайд 26

Классификация ПЛИС по уровню интеграции

Слайд 27

Классификация ПЛИС по кратности программирования

Слайд 28

Транзистор с плавающим затвором

Слайд 29

ПЛИС с динамическим репрограммированием
Такие ПЛИС открывают ряд новых возможностей в области

построения устройств и систем с многофункциональным использованием аппаратных ресурсов для решения сложных задач при из разбиении на последовательные этапы и реализации разных этапов на одних и тех же быстроперестраиваемых ПЛИС

Слайд 30

Общие (системные) свойства микросхем программируемой логики
Универсальность и связанные с нею высокий

спрос со стороны потребителей, что обеспечивает массовое производство.
Низкая стоимость, обусловленная массовым производством и высоким процентом выхода годных при производстве вследствие регулярной структуры.
Высокое быстродействие и надежность как следствие реализации на базе передовых технологий и интеграции сложных устройств на одном кристалле.
Разнообразие конструктивного исполнения.
Разнообразие в выборе напряжений питания и параметров сигналов ввода/вывода, а также режимов снижения мощности.
Наличие эффективных САПР, малое время проектирования и отладки проектов, а также выхода продукции на рынок.
Простота модификации проектов на любых стадиях их разработки

Слайд 31

Области применения ИСПС различных типов
Формула стоимости ИС, изготовленной на освоенном тех.процессе:
Сис

= Сизг + Спр / N,
где Сизг – стоимость изготовления ИС (стоимость кристалла и других материалов, стоимость технологических операций по изготовлению ИС, контрольных испытаний), Спр – стоимость проектирования ИС, т.е. однократные затраты для данного типа ИС, N – объем производства (шт.)
Спр и Сизг – находятся во взаимосвязи.

Слайд 32

Слайд 33

Место ИСПС в процессе создания современной аппаратуры
Львиной долей инженерных разработок в

современной России является использование ПЛИС и МП(МК), а также систем, включающих в себя и то и другое.
Целесообразность использования того или иного типа СпИС определяется в основном минимальным временем выхода конечного изделия на рынок (time-to-market).

Проектирование на ПЛИС

Содержание

Классификация цифровых интегральных схем

МИС, СИС, БИС, СБИС – микросхемы малого, среднего, большого и сверхбольшого

ИСПС – интегральные схемы с программируемой структурой или ПЛИС – программируемые

Стандартные ИС – это готовые изделия, производимые массовыми тиражами, затраты на

Стандартные цифровые ИСМИС и СИС используются и сейчас для отдельных задач,

Стандартные ЦИС (прод.)ИСПС – дают возможность использовать ИС высокого уровня интеграции

До создания ПЛИС специализирован-ные проекты, в зависимости от сложности проекта, его

Полностью заказные схемы целиком проектируются под требования конкретного заказчика. Проектировщик имеет

Схемы на стандартных ячейках разрабатываются на основе разработанной ранее библиотеки стандартных

БМК представляют собой стандартный полуфабрикат, который доводится до готового изделия с

Проектирование на ПЛИС стало более дешевой альтернативой методам проектирования с использованием

Сравнительная таблица вариантов создания специализированных проектов на ИС

Базовые Матричные КристаллыБМК – полузаказная ИС. БМК – кристалл, на прямоугольной

В БМК канальной структуры между строками и столбцами базовых ячеек или

Структура БМК

Классификация логических схем программируемой логикипо уровню интеграции и связанной с ним

Классификация логических схем программируемой логикиРассмотрим классификацию по 3-м основным признакам:архитектуреуровню интеграции

Классификация ПЛИС по архитектуре

SPLD – Simple Programmable Logic Device, простые программируемые устройства.ПЛМ, PLA –

SPLD реализуют дизъюнктивные нормальные формы (ДНФ) переключательных функций. Структура: Включенные последовательно

Структура SPLD

Представление вентиля в PLD

CPLD – состоят из нескольких блоков, подобных ПМЛ, которые объединяются с

Классические FPGAFPGA – состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков (ЛБ),

Классификация ПЛИС по уровню интеграции

Классификация ПЛИС по кратности программирования

Транзистор с плавающим затвором

ПЛИС с динамическим репрограммированиемТакие ПЛИС открывают ряд новых возможностей в области

Общие (системные) свойства микросхем программируемой логикиУниверсальность и связанные с нею высокий

Области применения ИСПС различных типовФормула стоимости ИС, изготовленной на освоенном тех.процессе:Сис

Место ИСПС в процессе создания современной аппаратурыЛьвиной долей инженерных разработок в

Похожие презентации

Стандартные цифровые ИС
МИС и СИС используются и сейчас для отдельных задач,

Стандартные ЦИС (прод.)
ИСПС – дают возможность использовать ИС высокого уровня интеграции

Базовые Матричные Кристаллы
БМК – полузаказная ИС.
БМК – кристалл, на прямоугольной

Классификация логических схем программируемой логики
по уровню интеграции и связанной с ним

Классификация логических схем программируемой логики
Рассмотрим классификацию по 3-м основным признакам:
архитектуре
уровню интеграции

SPLD – Simple Programmable Logic Device, простые программируемые устройства.
ПЛМ, PLA –

SPLD реализуют дизъюнктивные нормальные формы (ДНФ) переключательных функций.
Структура:
Включенные последовательно

Классические FPGA
FPGA – состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков (ЛБ),

ПЛИС с динамическим репрограммированием
Такие ПЛИС открывают ряд новых возможностей в области

Общие (системные) свойства микросхем программируемой логики
Универсальность и связанные с нею высокий

Области применения ИСПС различных типов
Формула стоимости ИС, изготовленной на освоенном тех.процессе:
Сис

Место ИСПС в процессе создания современной аппаратуры
Львиной долей инженерных разработок в