7.9.3. Об оценке быстродействия микросхем программируемой логики
Быстродействие ИС ПЛ характеризуется либо задержками распространения сигналов по указанным путям, либо максимально возможными частотами их работы. Путями распространения сигналов, для которых задаются задержки, могут быть пути от любого входа до любого выхода (pin-to-pin, corner-to-corner,ciock-to-pin), в качестве максимально возможных частот могут быть указаны частота работы счетного триггера fCNT или частота работы (тактирования) системы в целом, так называемая системная частота. Обычно системная частота приблизительно вдвое ниже, чем частота переключения счетного триггера.
Оценка быстродействия дается также с использованием параметра, называемого градацией быстродействия. Этот параметр входит в состав кода обозначения микросхемы в виде цифры, перед которой ставится дефис (-3,-4,-5 и т. д.). Цифра либо совпадает с округленным значением задержки распространения сигнала от входа к выходу схемы, либо отображает эту задержку условно (увеличивается с увеличением задержки, но численно с нею не совпадает).
Указание градаций быстродействия полезно для характеристики микросхем, принадлежащих к одному и тому же типу (семейству), но считается недостаточно точным для сравнения микросхем разной архитектуры. Для сравнения разнотипных ИС ПЛ полезнее оценивать тактовые частоты устойчивой работы типовых функциональных узлов, реализованных на этих микросхемах.
7.9.4. Параметры популярных семейств микросхем программируемой логики
Параметры ИС ПЛ быстро изменяются, новые их поколения изготовляются по все более совершенным технологиям и обновленным архитектурам. Поэтому конкретные численные данные быстро устаревают. Тем не менее для понимания уровня возможностей современных микросхем программируемой логики полезно иметь представление об их логических и скоростных возможностях. Ниже приводятся параметры семейств микросхем, выпускаемых фирмами «Altera» и «Xilinx», на долю которых приходится 70-80 % общего объема производства ИС ПЛ в мире. Нельзя отрицать ценность ряда разработок других фирм, однако рассматривать все разработки нецелесообразно и не входит в задачи учебника.
В составе продукции фирмы «Altera» имеются следующие семейства.
Classic - относительно простые БИС ПЛ, использование которых позволяет заменить одним кристаллом устройства, содержащие один-два десятка микросхем среднего уровня интеграции при рабочих частотах до 100 Мгц.
МАХ7000 - микросхемы этого семейства позволяют разместить на одном кристалле устройства, содержащие около 100 микросхем среднего уровня интеграции при рабочих частотах приблизительно до 180 Мгц. Технология программируемых элементов EEPROM. Подробные сведения о семействе МАХ7000 приведены в табл. 7.1.
МАХ9000 - микросхемы семейства позволяют заменить одним кристаллом устройство, соответствующее десяткам плат с микросхемами среднего уровня интеграции при рабочих частотах до 125 Мгц. Технология программируемых элементов EEPROM. Параметры микросхем семейства приведены в табл. 7.1
Все остальные семейства микросхем имеют технологию типа SRAM-based.
FLEX8000 - эти микросхемы позволяют заменять устройства на десятках плат с ИС среднего уровня интеграции при частоте работы приблизительно до 290 Мгц.
FLEX 10К-микросхемы семейства заменяют устройства с сотнями плат, содержащих ИС среднего уровня интеграции при частоте работы до 450 Мгц. Параметры микро схем семейства приведены в табл. 7.2.
АРЕХ20К/КЕ и ее версия пониженной стоимости АСЕ - микросхемы типа «система на кристалле», сведения о которых приведены в табл. 7.3.
В составе продукции фирмы «Xilinx» имеются следующие семейства микросхем с технологией типа SRAM-based (за исключением микросхем семейства ХС9500).
ХС3000 и ХС5200 - относительно простые СБИС ПЛ невысокой стоимости с системными частотами 50-85 Мгц.
ХС4000 - микросхемы значительно большей сложности и быстродействия с системными частотами около 80 МГц. Параметры микросхем этого семейства приведены в табл. 7.4.
ХС9500 - микросхемы типа CPLD с программируемыми элементами типа FLASH невысокой стоимости и высокого быстродействия с системной частотой до 200 Мгц.
Spartan и Spartan 2 - микросхемы, предоставляющие хорошие возможности создания устройств сложностью до 40 тысяч эквивалентных вентилей с системной частотой до 80 Мгц.
Virtex и VirtexE - микросхемы типа «система на кристалле» с системными частотами до 200 Мгц. Параметры микросхем семейства приведены в табл.7.5.
