на тему «плис» (стр. 7 из 9)

Рис. 21 Ресурсы CycloneIIIи их размещение на кристале

Объем ресурсов (до 120K ЛЭ, до 4Мбит встроенной памяти, до 288 встроенных умножителей, до 535 линий ввода-вывода) – говорит о высокой функциональности семейства. Архитектура Cyclone III поддерживает встраиваемый программный процессор NIOS II, производительностью свыше 160 DMIPS.
Схемы ФАПЧ (Phase-Locked Loops) используются для гибкого управления синхроимпульсами на системном уровне. Аналогичные схемные решения до этого применялись только в высококачественных дискретных устройствах PLL.
Устройства Cyclone III построены так, что они имеют на кристалле до 4 блоков PLL и до 10 системных цепей синхрочастот, для того, чтобы удовлетворить требованиям системы, проектируемой пользователем. Они могут использзоваться как для формирования сигналов синхронизации быстродействующих дифференциальных интерфейсов ввода – вывода, так и для тактирования общего назначения. Рис. 22 иллюстрирует особенности PLL для Cyclone III.

Рис. 22. PLL для Cyclone III

Блоки встроенной памяти M9K по 9 кбит могут использоваться для построения обычных ОЗУ, двухвходовых ОЗУ, ПЗУ, FIFO и регистров сдвига для реализации фильтров с БИХ и КИХ. Каждый блок может быть разбит на два в нужной пропорции. Суммарное число блоков M9K может быть до 432. Основные характеристики блока встроенной памяти M9K представлены на рис. 23.

Рис. 23. Характеристики блока встроенной памяти M9K

Встроенные блоки умножителей 18х18 (рис. 24) являются эффективным средством для реализации функций цифровой обработки сигналов с тактовой частотой до 260 МГц. При необходимости каждый из них может быть разбит на два 9х9. наличие в их составе элементов регистровой памяти позволяет конвейеризировать вычисления.

Рис. 24. Встроенный умножитель ПЛИС III

Логические блоки содержат по 16 логических элементов, связанных локальной матрицей соединений. В локальной шине управления две линии тактирования на блок. Суммарное число блоков может быть до 7443, а число логических элементов до 119088.
Логический элемент – самый маленький блок логики в архитектуре Cyclone III. Каждый LE (рис. 25), как и в предыдущих сериях устройств содержит четырехвходовую таблицу – LUT, которая является функциональным генератором, и может реализовать любую функцию от четырех переменных. Кроме того, каждый LE содержит программируемый регистр и цепочку переноса. Каждый LE передает свои сигналы по всем линиям связи: локальной линии, по строке, по столбцу, по цепочке LUT, по цепочке регистров, и по прямым связям.
Программируемый регистр каждого LE’s может быть сконфигурирован для работы в режиме D, T, JK, или SR. Каждый регистр имеет вход данных, асинхронные входы для сброса, входы синхрочастоты и входы разрешения синхрочастоты. Глобальные сигналы, входы ввода – вывода общего назначения, или любая внутренняя логика могут управлять синхрочастотой и сигналом сброса. Входами разрешения синхрочастоты и сброса могут управлять как входы ввода – вывода общего назначения так и внутренняя логика.
Каждый LE имеет три выхода, которые управляют локальный линией связи, линией связи по строке, и по столбцу. LUT или выход регистра могут управлять этими тремя выходами независимо. То есть LUT может управлять одним выходом, в то время как регистр управляет другим выходом. Эта особенность, называемая упаковкой регистра, улучшает использование устройства, потому что устройство может использовать регистр и LUT для различных несвязанных функций. Другой специальный упаковочный режим позволяет выходу регистра подавать сигналы назад в LUT. Это обеспечивает улучшение размещения проекта на кристалле.

Рис.25. Логический элемент ПЛИС Cyclone III

Устройства Cyclone III поддерживают 12 стандартов ввода-вывода. В том числе формат передачи данных True-LVDS, для связи по интерфейсам LVDS, LVPECL, PCI Express для дифференциальных стандартов ввода – вывода, а также и для дифференциальных сигналов по HSTL и SSTL. Семейство Cyclone III имеет до 169 быстродействующих дифференциальных входов и 169 каналов дифференциальных выходов, в том числе до 77 каналов, оптимизированных для операций с 875-Mbps. На рис.26 изображены дифференциальные LVDS буферы, используемые как для передачи данных, так и для синхронизации.

Рис.26. Дифференциальные LVDS буфферы.

Некоторые банки ввода/вывода содержат выделенную цепь для подключения внешней памяти. Эта цепь облегчает передачу данных внешним устройствам памяти, включая устройства DDR SDRAM и FCRAM. Максимальная скорость передачи данных достигает 266 Мбит/с (при тактовой частотой 133 МГц).

Устройства Cyclone способны работать с различными видами внешней памяти. Это новые стандарты памяти DDR SDRAM, FCRAM, и уже традиционные SDR SDRAM. Обмен данными осуществляется через выделенный интерфейс, который гарантирует быструю, надежную передачу данных со скоростями до 266 Мбит/с. При использовании имеющихся, оптимизированных функций контроллеров, разработчики могут реализовать интерфейсы DDR SDRAM и FCRAM в считанные минуты.

Устройства DDR SDRAM стали популярны благодаря низкому потреблению энергии, относительно небольшой стоимости и способности быстрой передачи данных. Передача данных происходит по обоим фронтам тактового сигнала, максимально увеличивая скорость передачи данных и удваивая эффективность по сравнению с более медленной архитектурой SDR. Устройства DDR SDRAM проникли на рынок через компьютерную область и теперь широко используются в широком диапазоне применений, от сетевых и коммуникационных приложений до домашних развлекательных приложений.

Устройства FCRAM похожие на SRAM устройства с малой задержкой, основанные на той же архитектуре, что и SRAM. Подобно SDRAM, устройства FCRAM поддерживают передачу данных по обоим фронтам системного тактового сигнала. Большая производительность этих устройств напрямую связана с собственными конвейерными и предзарядными операциями, которые существенно снижают время доступа по сравнению с архитектурой SDRAM.
В быстродействующих цифровых проектах, из-за увеличенных системных скоростей и сокращению длительности фронтов синхросигналов, предъявляются повышенные требования к передаче сигналов без искажения формы. Проектировщики должны соответствующим образом согласовать как однопроводные линии связи, так и дифференциальные линии связи, чтобы избежать искажений сигналов при передаче. Традиционно, проектировщики используют резисторы согласования (терминирования), расположенные на печатной плате, для того, чтобы достигнуть надлежащего согласования сигнала. Однако, эти резисторы занимают существенное место на печатной плате и могут все же вызывать отражения сигнала. Эти отражения обычно происходят, когда резистор согласования находится слишком далеко от того места на линии передачи, где она заканчивается.
Технология терминирования в устройствах Cyclone III представляет собой размещенные на кристалле резисторы терминирования, которые могут образовывать схему последовательного, параллельного, и дифференциального терминирования и согласования импеданса драйвера. Соответствующий импеданс драйвера необходим для максимальной системной эффективности, так как он позволяет добиться сокращения отражений сигнала и улучшает форму сигнала при работе на длинную линию связи (как показано на рис. 26). Два внешних задающих резистора (Rup и Rdn) используются как опорные резисторы, для одного банка VCCIO. Резистор Rup – подтянут к питанию, связанному с VCCIO, а резистор Rdn – связан с GND. Технология терминирования контролирует значение этих двух опорных резисторов и использует полученное значение, чтобы корректировать внутреннюю схему терминирования к тому же самому импедансу, что показано на рис. 27.. Кроме того, схема технологии терминирования дает компенсацию по напряжению питания, температуре, и т.д. Эта схема непрерывно калибрует внутренние резисторы терминирования во время нормальной работы устройства. Технология терминирования поддерживает один тип стандарта ввода – вывода для одного банка ввода – вывода.

Рис. 26. Технология терминирования улучшает форму сигнала.

Терминирование на кристалле также освобождает место на печатной плате и упрощает конструирование печатной платы, минимизируя число внешних резисторов, которые должны быть размещены на плате, по сравнено с другими методами терминированияЧтобы обеспечивать постоянную калибровку внутренних значений резистора, технология терминирования использует два внешних эталонных резистора на каждый банк ввода – вывода и контролирует значение этих резисторов.