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[资料] 《FPGA应用开发入门与典型实例》 pdf 华清远见10年特献版

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发表于 2021-7-1 10:50:04 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
FPGA 系统设计基础:
1.1 FPGA 技术的发展历史和动向
1.1.1 FPGA 技术的发展历史
纵观数字集成电路的发展历史,经历了从电子管、晶体管、小规模集成电路到大规模以及超大规模集成电路等不同的阶段。发展到现在,主要有 3 类电子器件:存储器、处理器和逻辑器件。存储器保存随机信息(电子数据表或数据库的内容);处理器执行软件指令,以便完成各种任务(运行数据处理程序或视频游戏);而逻辑器件可以提供特殊功能(器件之间的通信和系统必须执行的其他所有功能)。
逻辑器件分成两类:
①固定的或定制的。
②可编程的或可变的。
其中,固定的或定制的逻辑器件通常称为专用芯片(ASIC)。ASIC 是为了满足特定的用途而设计的芯片,例如 MP3 解码芯片等。其优点是通过固化的逻辑功能和大规模的工业化生产,降低了芯片的成本,同时提高了产品的可靠性。随着集成度的提高,ASIC 的物理尺寸也在不断的缩小。但是,ASIC 设计的周期很长,而且投资大,风险高。一旦设计结束后,功能就固化了,以后的升级改版困难比较大。电子产品的市场正在逐渐细分,为了满足快速产品开发,产生了现场可编程逻辑器件(FPGA)。 自 1984 年 Xilinx 公司推出了第一片现场可编程逻辑器件(FPGA)至今,FPGA 已经历了 20 几年的快速发展历程。特别是近几年来,更是发展迅速。FPGA 的逻辑规模已经从最初的 1000 个可用门发展到现在的1000 万个可用门。FPGA 技术之所以具有巨大的市场吸引力,其根本原因在于:FPGA 不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题,而且其开发周期短、投入少,芯片价格不断下降。FPGA 正在越来越多地取代传统上 ASIC,特别是在小批量、个性化的产品市场方面。

1.1.2 FPGA 技术的发展动向
随着芯片设计工艺水平的不断提高,FPGA 技术呈现出了以下 4 个主要的发展动向。
1.基于 FPGA 的嵌入式系统(SoPC)技术正在成熟
System on Chip(SoC)技术在芯片设计领域被越来越广泛地采用,而 SoPC 技术是 SoC 技术在可编程器件领域的应用。这种技术的核心是在 FPGA 芯片内部构建处理器。Xilinx 公司主要提供基于 Power PC 的硬核解决方案,而 Altera 提供的是基于 NIOSII 的软核解决方案。Altera 公司为 NIOSII 软核处理器提供了完整的软硬件解决方案,可以让客户短时间完成 SoPC 系统的构建和调试工作。
如图 1.1 所示,是 Altera Stratix III FPGA 基于 NIOS II 解决方案的内部结构图。
1.jpg

2.FPGA 芯片向高性能、高密度、低压和低功耗的方向发展
随着芯片生产工艺不断提高,FPGA 芯片的性能和密度都在不断提高。早期的 FPGA 主要是完成接口逻辑设计,比如 AD/DA 和 DSP 的粘合逻辑。现在的 FPGA 正在成为电路的核心部件,完成关键功能。在高性能计算和高吞吐量 I/O 应用方面,FPGA 已经取代了专用的 DSP 芯片,成为最佳的实现方案。因此,高性能和高密度也成为衡量 FPGA 芯片厂家设计能力的重要指标。随着 FPGA 性能和密度的提高,功耗也逐渐成为了 FPGA 应用的瓶颈。虽然 FPGA 比 DSP 等处理器的功耗低,但是要明显高于专用芯片(ASIC)的功耗。FPGA 的厂家也在采用各种新工艺和技术来降低 FPGA的功耗,并且已经取得了明显的效果。例如,Altera 公司的 StratixIII 系列 FPGA 的功耗比上一代产品 StratixII 系列降低了 50%以上。


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发表于 2023-12-9 10:21:20 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
谢谢楼主分享!!!
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发表于 2023-12-9 18:21:42 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
谢谢楼主分享
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发表于 2024-1-4 00:17:09 | 显示全部楼层 来自 乌克兰
非常支持楼主!
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