Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
сапр.docx
Скачиваний:
36
Добавлен:
28.03.2016
Размер:
730.77 Кб
Скачать

1. Что такое vhdl, плис, ппвм, fpga.

VHDL (англ. VHSIC (Very high speed integrated circuits) HardwareDescription Language) — язык описания аппаратуры интегральных схем.Язык проектирования VHDL является базовым языком при разработке аппаратуры современных вычислительных систем.

VHDL создан как средство описания цифровых систем, однако существует подмножество языка — VHDL AMS (Analog Mixed Signal), позволяющее описывать как чисто аналоговые, так и смешанные, цифро-аналоговые схемы.

Структура программы

Процесс программирования на VHDL чем то напоминает создание принципиальной схемы устройства. Шаг 1: Включение в код используемых библиотек. Шаг 2: Описание точек входа и точек выхода устройства (аналогично входам и выходам принципиальной схемы всего устройства). Шаг 3: Описание точек входа и выхода элементов входящих в устройство (аналогично назначению функций ногам контроллера и другой логике в схеме) Шаг 4: Описание архитектуры элементов входящих в устройство (вроде подбора логики типа ИЛИ-НЕ, И-НЕ, вобщем описание того как выход элемента завязан с его входом) Шаг 5: Описание архитектуры всего устройства (типа соединения проводниками всех элементов схемы)

Программи́руемая логи́ческая интегра́льная схе́ма (ПЛИС, англ.programmable logicdevice, PLD) — электронный компонент, используемый для созданияцифровыхинтегральных схем. В отличие от обычных цифровыхмикросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредствомпрограммирования(проектирования). Для программирования используютсяпрограмматориIDE(отладочная среда), позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в виде принципиальнойэлектрической схемыили программы на специальныхязыках описания аппаратуры:Verilog,VHDL,AHDLи др. Альтернативой ПЛИС являются:

программируемые логические контроллеры(ПЛК);

базовые матричные кристаллы(БМК), требующие заводского производственного процесса для программирования;

ASIC— специализированные заказныебольшие интегральные схемы(БИС), которые при мелкосерийном и единичном производстве существенно дороже;

специализированные компьютеры,процессоры(например,цифровой сигнальный процессор) илимикроконтроллеры, которые из‑за программного способа реализации алгоритмов в работе медленнее ПЛИС.

Программи́руемая по́льзователем ве́нтильная ма́трица (ППВМ,англ. Field-Programmable Gate Array, FPGA) — полупроводниковое устройство, которое может быть сконфигурировано производителем или разработчиком после изготовления; отсюда название: «программируемая пользователем». ППВМ программируются путём изменения логики работыпринципиальной схемы, например, с помощью исходного кода наязыке проектирования (типа VHDL), на котором можно описать эту логику работы микросхемы. ППВМ является одной из архитектурных разновидностей программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).

ППВМ могут быть модифицированы практически в любой момент в процессе их использования. Они состоят из конфигурируемых логических блоков, подобных переключателям с множеством входов и одним выходом (логические вентили или gates). В цифровых схемах такие переключатели реализуют базовые двоичные операции AND, NAND, OR, NOR и XOR. В большинстве современных микропроцессоров функции логических блоков фиксированы и не могут модифицироваться. Принципиальное отличие ППВМ состоит в том, что и функции блоков, и конфигурация соединений между ними могут меняться с помощью специальных сигналов, посылаемых схеме. В некоторых специализированных интегральных схемах (ASIC) используются логические матрицы, аналогичные ППВМ по структуре, однако они конфигурируются один раз в процессе производства, в то время как ППВМ могут постоянно перепрограммироваться и менять топологию соединений в процессе использования. Однако, такая гибкость требует существенного увеличения количества транзисторов микросхемы.

FPGA (англ. field-programmable gate array) содержат блоки умножения-суммирования, которые широко применяются при обработке сигналов (DSP, англ. digital signal processing), а также логические элементы (как правило, на базе таблиц перекодировки — таблиц истинности) и их блоки коммутации. FPGA обычно используются для обработки сигналов, имеют больше логических элементов и более гибкую архитектуру, чем CPLD. Программа для FPGA хранится в распределённой памяти, которая может быть выполнена как на основе энергозависимых ячеек статического ОЗУ (подобные микросхемы производят, например, фирмы «Xilinx» и «Altera») — в этом случае программа не сохраняется при исчезновении электропитания микросхемы, так и на основе энергонезависимых ячеек flash-памяти или перемычек antifuse (такие микросхемы производит фирма «Actel» и «Lattice Semiconductor») — в этих случаях программа сохраняется при исчезновении электропитания. Если программа хранится в энергозависимой памяти, то при каждом включении питания микросхемы необходимо заново конфигурировать её при помощи начального загрузчика, который может быть встроен и в саму FPGA. Альтернативой ПЛИС FPGA являются более медленные цифровые процессоры обработки сигналов. FPGA применяются также, как ускорители универсальных процессоров в суперкомпьютерах (например, компьютер «Cray XD1» компании «Cray», проект «RASC» компании «Silicon Graphics» («SGI»)).

2. Основные производители ППВМ

Xilinx (читается: зайлинкс) — американский разработчик и производитель интегральных микросхем программируемой логики(ПЛИС, FPGA). Основанная в 1984 компания в 2006/2007 финансовом году достигла оборота в 1.84 млрд долларов с чистой прибылью 350 млн долларов. Доля Xilinx на мировом рынке ПЛИС составляет, по данным самой компании, 51 %

Altera — один из крупнейших разработчиков ASIC, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), была основана в 1983 г. Предприятие входит в индекс котировок акций S&P 500, а на биржеNASDAQ значится под аббревиатурой ALTR. Как предприятие без собственных производственных мощностей, Altera концентрируется в первую очередь на разработке схем и модулей[3] на основе таких языков описания аппаратуры, как VHDL, Verilog и собственный AHDL. В области производства микросхем сотрудничает с различными производителями.

Основные изделия — это программируемые микросхемы[4], а также услуги[5] по преобразованию проектов под ПЛИС в ASIC для массового производства. Компания также выпускает программы[6] для разработки встроенного программного обеспечения для ПЛИС, а также компиляторы[7] под ядро[8] процессора собственной разработки.

Основной конкурент — компания Xilinx. Следующие значимые конкуренты в данной отрасли это Lattice Semiconductor и Actel.

Actel — американская корпорация, производитель микроэлектроники. Практически единственный массовый производитель высокоёмких программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) со встроеннойППЗУ. Штаб-квартира компании располагается Маунтин-Вью, а офисы официальных представителей в Нью-ДжерсиФранцииИрландии,Германии и в России.

В ноябре 2010 года Microsemi Corporation купила Actel[2]

Продукция

Actel разрабатывает ПЛИС для использования в коммерции, промышленности, военной и аэрокосмической отраслях. Продукция компании делится на три большие группы:

  • ПЛИС с однократно программируемой памятью (ОППЗУ, anti-fuse)

  • ПЛИС с электрически стираемой памятью (флэш, ЭППЗУ)

  • ПЛИС с ОППЗУ и повышенной радиационной стойкостью.

В 2005[3] году компания взяла курс на удешевление своих ПЛИС, создав две новые серии: «ProASIC3» и «ProASIC3E».

Для поддержки потребителей ПЛИС Actel предоставляет несколько версий интегрированной среды разработки встроенного программного обеспечения «Libero». Функционально ограниченная версия программы с лицензией на один год доступна для скачивания с официального сайта.

3. Как называется среда разработки цифровых устройств в ППВМ?