تبلیغات
باران الکترونیک - مقایسه شرکت های تولید کننده ‏FPGA‏ ‏‎(Altera vs Xilinx)‎
پنجشنبه 12 دی 1392  06:03 ب.ظ
نوع مطلب: (FPGA ،Xilinx ،Altera ،) توسط: امیرحسین رستمی


ایده FPGA

ایده اصلی FPGA از اینجا سر چشمه می­گیرد که هر تابع منطقی را می­تواند با یک حافظه جایگزین کرد. برای مثال یگ گیت منطقی XOR در شکل زیر نشان داده شده است. همان طور که مشخص است می­تواند یک گیت XOR  با دو ورودی را با یک حافظه 1×4 جایگزین کرد که ورودی گیت در واقع همان خط آدرس  و خروجی آن همان خط داده می­باشند.

همین ساختار با پیچیدگی بیشتر در FPGA مورد استفاده قرار می­گیرد. به حافظه­ای که در ساختار داخلی FPGA برای پیاده سازی توابع منطقی مورد استفاده قرار می­گیرد، Look Up Table یا به طور مختصر LUT گفته می­شود.

مزیت اصلی FPGA این است که دارای معماری خیلی انعطاف­پذیری می­باشد. اما این انعطاف پذیری با پرداخت هزینه­ی بیش­تر در سخت افزار همراه می­باشد. یعنی این که، انعطاف­پذیری بیش­تر به معنی گیت­های بیش­تر، مساحت سطح سیلیکون بیش­تر، منابع بیش­تر برای مسیریابی و در نتیجه مصرف توان بیش­تر می­باشد.

Altera یا Xilinx

در زمینه­ی تولید FPGA دو شرکت بزرگ آلترا[1] و زایلینکس[2] 89% FPGAهای بازار را تولید می­کنند. زالینکس برای سال­های متمادی است که بزرگ­ترین تولید کننده­ی  FPGAدر جهان می­باشد و دارای طیف گسترده­ای از FPGAها از لحاظ قیمت و عملکرد می­باشد. در شکل زیر سهم هر یک از تولید کننده­های FPGA در بازار نشان داده شده است.

شکل 1 بازار FPGA



[1] Altera

[2]  Xilinx

سری اسپارتان[1] شامل FPGAهای ارزان قیمت و با قیمت میانی و سری ویرتکس[2] شامل FPGAهای گران قیمت و پر قدرت می­باشد. همچنین FPGAهای سری سایکلون[3]، آریا[4] و استراتیکس[5] آلترا، به ترتیب شامل FPGAهای ارزان قیمت، با قیمت میانی و گران قیمت می­شوند. در جدول زیر تعداد لاجیک و رم تعدادی از FPGA ها نشان داده شده است.

اگر بخواهیم مقایسه بین این دو شرکت داشته باشیم، به عقیده­ی بسیاری از مهندسین، FPGAهای ارزان­قیمت آلترا نسبت به FPGAهای ارزان­ قیمت زایلینکس عملکرد بالاتری دارند. اگر بخواهیم دقیق­تر مقایسه کنیم باید ساختار داخلی FPGA هر شرکت و فناوری ساخت آن را وارد معادله کنیم. اما از آنجا که از تکنولوژی ساخت FPGA اطلاعاتی نداریم، مقایسه قسمت­هایی که با چشم غیر مسلح هم می­توان دید خالی از لطف نیست. برای این منظور جالب است JTAG‏ ‏که دو شرکت را از نظر اندازه مقایسه می­کنیم. هر دوی این JTAG ها یک کار را انجام می­دهند (یکی با اندازه بسیار کوچک­تر از دیگری). تصویر هر دو JTAG در شکل نشان داده شده است.

همچنین بسته­های نرم­افزاری آلترا (Quartus) از هر نظری (رابط کاربری بهتر، سرعت سنتز بالاتر، سادگی استفاده) بهتر از زایلینکس (ISE) می­باشند. به طور کلی در بخش نرم­افزاری، هر ویژگی که در یکی از این دو شرکت وجود دارد در شرکت دیگری نیز معادل آن با یک اسم دیگر وجود دارد.

شکل 2: Altera USB Blaster

شکل3 Xilinx USB Platform :

در جدول زیر قابلیت­های هر نرم­افزار و معادل آن در شرکت دیگر نشان داده شده است.

http://www.pldworld.com/_altera/html/_sw/qts-x2a_migration.html#XIvsAQ2TAD

در ادامه به بررسی معماری داخلی اسپارتان-3 از FPGAهای Xilinx پرداخته­ایم.

ساختار FPGA، اسپارتان-3

ساختار داخلی اسپارتان-3 در شکل زیر نشان داده شده است. همان طور که مشاهده می­کنید این ساختار شامل بانک­­های ورودی/خروجی IBO برای ارتباط واحدهای منطقی FPGA با فضای خارجی، واحد مدیریت کلاک DCM، برای افزایش کلاک FPGA، واحد DSP برای انجام عملیات پردازشی (ضرب و جمع) و رم داخلی Block RAM می­باشد. به واحدی که توابع منطقی در آن پیاده سازی می­شود (CLB (Configurable Logic Block یا بلوک منطقی قابل پیکربندی گفته می­شود.

شکل 4 معماری داخلی FPGA

CLB ها منابع اصلی برای تشکیل دادن مدارات همزمان و ترکیبی می­باشند. هر CLB شامل دو جدول جست و جو LUT برای پیاده سازی logic و دو المان ذخیره سازی که می­تواند به عنوان فلیپ فلاپ  یا لچ استفاده شود. LUT ها میتوانند به عنوان یک حافظه RAM16 (1×16) و یا به عنوان یک شیقت رجیستر 16 بیتی SRL استفاده شوند. در طراحی، بیشتر لاجیک های عمومی به طور خودکار روی CLB ها پیاده سازی می شوند. در شکل زیر ساختار داخلی CLB و نحوه پیاده سازی دو تابع با 4 و 3 ورودی نشان داده شده است. همان طور که مشاهده می­شود حافظه LUT جزو ساختار اصلی CLB می­باشد.


[1]  Spartan

[2]  Virtex

[3]  Cyclone

[4]  Arria


نظرات()   
   
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
آخرین پست ها