پاورپوینت پاورپوینت کامل و جامع با عنوان FPGA و آموزش زبان برنامه نویسی VHDL در 82 اسلاید (pptx) 82 اسلاید

دسته بندی : پاورپوینت

نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد اسلاید: 82 اسلاید

قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :

آرایه های دروازه ای قابل برنامه ریزی میدانی Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) مباحث ویژه در الکترونیک مقدمه ASIC چیست؟ مخفف کلمات Application Specific Integrated IC است. این واژه معمولا به مدارهای مجتمعی که صرفا برای کاربردهای خاص ساخته می شوند اطلاق می شود. از این نوع مدارهای مجتمع در ساخت انواع میکروپروسسورها، انواع حافظه های خواندنی-نوشتنی ( RAM ) و فقط خواندنی ( ROM ) استفاده می شود. مزایا در صورتی که مدارهای با کاربرد خاص به صورت مدار مجتمع در آیند، کاهش قابل توجهی در اندازه مدار خواهیم داشت. با کاهش اندازه مدار یکپارچگی سیگنال ها در مدار افزایش می یابد. سرعت مدار افزایش می یابد. معایب معمولا از زمان طراحی این مدار تا تولید آن توسط کارخانجات سازنده آی سی زمان نسبتا طولانی نیاز است. به دلیل آن که تولید توسط کارخانجات تولید آی سی و در یک فرآیند خارج از روال آن انجام می شود، هزینه تمام شده بالایی دارند. معمولا برای تولید انبوه استفاده می شوند و برای تعداد کم مقرون به صرفه نمی باشند. FPGA چیست؟ مخفف کلمات Field Programmable Gate Array است. این واژه معمولا به مدارهای مجتمعی که برای پیاده سازی مدارهای دیجیتال قابل برنامه ریزی هستند اطلاق می شود. از این نوع مدارهای مجتمع در ساخت انواع میکروپروسسورها، انواع حافظه ها، مدارات ورودی-خروجی و پردازش تصویر استفاده می شود. مزایا در صورتی که مدارهای دیجیتال در یک FPGA قرار گیرد، کاهش قابل توجهی در اندازه مدار خواهیم داشت. با کاهش اندازه مدار یکپارچگی سیگنال ها در مدار افزایش می یابد. سرعت مدار افزایش می یابد. ظرفیت بالای فشرده سازی دارند. قیمت تمام شده آنها بسیار پایین می باشد زمان عرضه این آی سی ها به بازار بسیار کم می باشد. امنیت مدار بالا رفته و امکان کپی کردن آن از بین می رود . معایب سطح سیلیکون FPGA به صورت بهینه مورد استفاده قرار نمی گیرد. تاخیر و توان مصرفی آنها نسبت به مدارات ASIC بیشتر است. کاربردها اگرچه نمی توان محدوده خاصی برای کاربرد این مدارها تعیین کرد با این وجود برخی از کاربردهای آنها عبارتند از: کارتهای ورودی-خروجی، فیلترهای دیجیتال، میکروکنترلر و میکروپروسسورهای خاص، پردازش سیگنال و تصویر، سیستم های مخابراتی و ابزار دقیق و سیستم های نظامی شرکت های سازنده مهم ترین شرکت های سازنده FPGA عباتند از: Xilinx, Altera, Lattice, Actel مهم ترین سهم شرکت های سازنده از بازار FPGA تاریخچه آی سی های دو شرکت مهم تولید کننده درباره زایلینکس ( Xilinx ) این شرکت در سال 1984 تاسیس گردید. بیش از 2600 کارمند دارد. بیش از نیمی از محصولات FPGA مورد نیاز را در دنیا تامین می کند. با سازندگان مهمی چون IBM ، UMC و Seiko مشارکت دارد. مهمترین نرم افزارهای شبیه سازی: ISI, Fandation درباره آلترا ( Altera ) این شرکت در سال 1983 تاسیس گردید. در سال 1992 ساختار جدول جستجو ( Look Up Table ) را معرفی نمود. دومین شرکت تولید کننده آی سی های FPGA در دنیا است. با شرکت TSMC مشارکت دارد. مهمترین نرم افزارهای شبیه سازی: Quartus II, Max Plus II ساختار داخلی FPGA چگونه می توان مدارهای دیجیتالی مختلف را درون یک FPGA پیاده سازی کرد؟ همانطور که می دانیم برای هر مدار دیجیتال با هر تعداد ورودی و خروجی می توان یک جدول درستی ( Truth table ) رسم نمود. در جدول درستی تمامی حالت های ممکن ورودی به تصویر درآمده و به ازای هر یک از این حالات خروجی تعیین می گردد. فرض کنید مدار مورد نظر 4 ورودی و 1 خروجی دارد. در این حالت می توان این مدار را با یک RAM با 4 بیت ورودی آدرس و 1 بیت خروجی داده جایگزین نمود. RAM مورد نظر دارای 16 آدرس مختلف، معادل 16 حالت ورودی جدول درستی است که در هر آدرس خروجی تابع مورد نظر نوشته می شود. برای پیاده سازی مدارهای بزرگتر می توان از مجموعه ای از این بلوک های حافظه استفاده نمود. بسته به این که ورود مدار چه باشد داده ذخیره شده در یکی از خانه های RAM در خروجی ذخیره می شود. در این مدارها به دلیل استفاده از RAM ، مدار ذخیره شده در FPGA فرار بوده و پس از قطع برق از بین می رود. بنابراین پس از قطع برق، پیکربندی مجدد لازم است. معمولا کل برنامه را درون یک PROM کپی می کنند تا پس از وصل برق، مجددا درون FPGA بارگذاری شود. استفاده از RAM باعث افزایش انعطاف پذیری می گردد. یعنی هر زمان که بخواهیم می توانیم با پیکر بندی مجدد، مدار داخلی را عوض کنیم. چهار بلوک زیر می تواند در ساختار داخلی FPGA به عنوان بلوک های پایه مورد استفاده قرار گیرد. PROM (Anti fuse) EEPROM FLASH RAM سازندگان دنیای FPGA ، به کوچکترین واحد تشکیل دهنده (یعنی هر یک از حافظه های مورد استفاده) اصطلاحا LUT (Look Up Table) می گویند. یک مدار منطقی ثابت مثالی از روش پیاده سازی یک منطق برنامه پذیر با 3 ورودی و یک خروجی با استفاده از آنتی فیوز