【FPGA 芯片设计】FPGA 简介 ( FPGA 芯片架构 | FPGA 芯片相对于传统芯片的优点 )-Toy模板网

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一、FPGA 简介

摩尔定律 : 价格不变 , 在集成电路上电子元器件的数量 , 18 ~ 24 个月增加一倍 , 同时芯片性能也增加一倍 ;

同样花 5000 元 , 每隔 18 ~ 24 个月 , 买到的电脑性能可以翻一番 , 买电脑不要买最好的 , 第二年就淘汰 ;

FPGA 英文全称 Field Programmable Gate Array , 中文名称为 " 现场可编程门阵列 " ;

传统芯片功能一旦固定后 , 其功能不可变 , 与之相对的 FPGA 芯片的功能是可变的 ;

门阵列中的门指的是 " 门电路 " , 这是数字电路中的概念 , 其用于实现基本逻辑运算 , 常用的门电路有 :

由上面的基础门电路 , 又可以组合成与非门 , 或非门等电路 ;

这是世界上第一块 FPGA 芯片 , 型号是 FPGA-XC2064 , 于 1985 年问世 , 该芯片采用的是 2 微米的制程工艺 , 2000 纳米 , 当前主流的 FPGA 芯片制程工艺是 14 ~ 45 纳米 ;

【FPGA 芯片设计】FPGA 简介 ( FPGA 芯片架构 | FPGA 芯片相对于传统芯片的优点 )

下图是 FPGA 芯片的制程工艺及对应的型号 ;

【FPGA 芯片设计】FPGA 简介 ( FPGA 芯片架构 | FPGA 芯片相对于传统芯片的优点 )

第一代 FPGA 架构 : 以 FPGA-XC2064 为代表 , 该架构被称为 " Logic Cell Array " , 简称 LCA , 由以下要素组成 :

【FPGA 芯片设计】FPGA 简介 ( FPGA 芯片架构 | FPGA 芯片相对于传统芯片的优点 )

最新的 7 系列 FPGA 架构 :

【FPGA 芯片设计】FPGA 简介 ( FPGA 芯片架构 | FPGA 芯片相对于传统芯片的优点 )
颜色对应的模块说明 :

I/O : 用户 IO , 对应第一代的 I/O Block ( IOB ) ;
CMT : 时钟管理 ;
Clock Routing : 时钟路由 , 对应第一代的 Interconnect Area ;
可配置逻辑块 : 蓝色部分是可配置逻辑块 , 可以是 CLB , BRAM , DSP 逻辑块 , 相比于第一代的 CLB , 增加了 BRAM , DSP ;
HSSIO : High Speed Serial I/O , 高速串行 IO 模块 ;