Тенденції застосування сучасної елементної бази для побудови спеціалізованих обчислювальних систем

Історія розвитку спеціалізованих НВІС

Сравнительная характеристика СБИС Заказные ИС (ASIC, Аpplication Specific Integrated Circuit) Достоинства: При массовом производстве имеют невысокую цену. До появления современных ПЛИС не имели аналогов c с точки зрения реализации сложного нестандартного оборудования. Заказные и полу заказные ИС являются энергонезависимыми. Для полностью заказных ИС спроектированное устройство содержит необходимое количество вентилей, на кристалле нет ничего лишнего и нет свободного места За счет наиболее оптимальной трассировки достигнуто максимально-возможное быстродействие, достигнуто минимальное энергопотребление За счет сверхвысокой степени интеграции возможна реализация сколько угодно сложных цифровых устройств. Для полу заказных ИС: имеют более разумную цену и приемлемую скорость разработки за счет использования частично готовой конфигурации. Недостатки: Окончательный вариант конфигурации зашивается в кристалл и для модификации требуется создание новой версии устройства. Заказные ИС: Разработка и производство сложный, длительный, трудоемкий, дорогостоящий процесс. Для полу заказных ИС: В качестве недостатка следует сказать, что все внутренние ресурсы микросхем не используются, кроме того расположение вентилей строго определено и трассировка внутренних соединений не всегда оптимальна, что сказывается на быстродействии микросхемы, производительности и потребляемой мощности.

Сравнительная характеристика СБИС Заказные ИС (FPGA, Field Prоgrammable Gate Array) Достоинства: Высокая степень интеграции. Миллионы вентилей; Реализация таких же сложных функций, которые раньше могли быть решены только с использованием заказных ИС. С точки зрения реализуемых функций имеют более гибкую структуру чем CPLD ПЛИС программируются в лабораторных условиях (в отличии от устройств внутренняя структура которых жестко зашита на производстве. Функциональность устройства может быть задана на месте в соответствии с специализированными требованиями заказчика, устройство может быть отлажено и модифицировано на месте. можно отлаживать, как весь проект целиком, так и отдельные цепи устройства. Стоимость изготовления ниже стоимости изготовления заказных МС, однако при массовом производстве заказные ИС дешевле. Очень дешево можно создавать и отлаживать опытные образцы, а затем налаживать массовый выпуск на ИС. простое внесение изменений устройства, сокращение сроков выхода устройства на рынок. Привлекательны не только для промышленного производства, но и для небольших компаний разработчиков. могут программироваться однократно или многократно. может программироваться внутрисистемною, т.е. функции устройства ПЛИС уже встроенного в электронную систему могут быть запрограммированы или модифицированы. Недостатки: Энергозависимые. При выключенном питании конфигурация стирается.

Сравнительная характеристика СБИС CPLD (Сomplex Рrogrammable Logic Device) Энергонезависимые структуры В основе лежат логические блоки реализующие СДНФ функции. Содержат крупные программируемые логические блоки макро ячейки, соединённые с внешними выводами и внутренними шинами. Функциональность CPLD кодируется в энергонезависимой памяти, поэтому нет необходимости их перепрограммировать при включении.

Обобщенная структура ПЛИС

Структура логического блока XILINX ALTERA ЛЯ Внутренние связи Глобальные связи

Структура ячейки

Встроенные функциональные блоки