LES CIRCUITS FPGA XILINX Concepts de base, technologie et appl

113 Pages·2006·6.9 MB·French

Les circuits FPGA
Concepts de base, architecture et applications
Cours Master Recherche
«S ystèmes Intelligents et Communicants »
François Verdier
www-etis.ensea.fr/~verdier/
Université de Cergy-Pontoise Laboratoire ETIS - UMR CNRS 8051
PPllaann dduu ccoouurrss
1 - Technologie et densité 4 - Méthodologie de conception
2 - La famille des circuits logiques 4.1 - Le flot de conception
2.1 - Les fonctions logiques 4.2 - Les Intelectual Properties
2.2 - Les technologies 4.3 - La production en volume
3 - Architecture des FPGA XILINX 5 - Applications : Les FCCM
3.1 - Architecture générale 5.1 - Exemples de machines
3.2 - Les interconnexions 5.2 - Le CoDesign
3.3 - Les CLB 6 - La reconfiguration dynamique
3.4 - Les IOB 7 - Des FPGA aux SOPC
3.6 - La configuration des 7.1 - Architecture Virtex2-Pro
circuits 7.2 - Architecture Virtex4
3.5 - Les canaux de routage 7.3 - ALTERA Excalibur-ARM
3.6 - La mémoire interne 7.4 - XPP de PACT
3.7 - Configuration des FPGA 8 - Conclusion
3.8 - Evolution des produits
9 - Pistes
1 - Technologie et densité
• Les systèmes électroniques modernes sont de plus en
plus complexes,
• Les contraintes de taille, de puissance dissipée et de
performances sont de plus en plus sévères (téléphonie
mobile, ordinateurs, traitement du signal, de l'image,
etc...).
• Accroissement spectaculaire des densités.
LLeess tteecchhnniiqquueess ddee cciirrccuuiitt iimmpprriimmééss àà ttrroouuss
ttrraavveerrssaannttss
Densité limitée par la surface ! Insertion des
composants
Pistes de cuivre
Trous métallisés
Carte en fibre epoxy
Soudure
LLeess tteecchhnniiqquueess ddee cciirrccuuiitt iimmpprriimmééss àà
mmoonnttaaggee eenn ssuurrffaaccee
Densité multipliée par 10
Dépôt et collage
des CMS
Pistes en cuivre
multicouches
Carte en fibre epoxy
Composants sur les deux faces !
Les contraintes physiques, technologiques et commerciales
imposent aujourd'hui la conception de systèmes de plus en
plus :
- compacts,
- économes en énergie,
- rapides à concevoir,
- fiables et peu coûteux.
La contrainte de « time to market » devient la plus
importante et rend inefficace désormais les cycles classiques
de développement / vérification / réalisation physique.
=> besoin d'une technologie fiable, abordable et souple...
22 -- LLaa ggrraannddee ffaammiillllee ddeess cciirrccuuiittss
llooggiiqquueess
• LLaa llooggiiqquuee ssttaannddaarrdd
• LLeess mméémmooiirreess ((RRAAMM,, PPRROOMM,, EEPPRROOMM......))
• LLeess rréésseeaauuxx llooggiiqquueess pprrooggrraammmmaabblleess ((PPLLAA,, PPLLDD,,
EEPPLLDD,, CCPPLLDD......))
• rréésseeaauuxx EETT//OOUU
• tteecchhnnoollooggiiee ffuussiibblleess//aannttii--ffuussiibblleess
• rréésseeaauuxx llooggiiqquueess pprrooggrraammmmaabblleess ssuurr ssiittee ((FFPPGGAA))
• tteecchhnnoollooggiiee RRAAMM//SSRRAAMM
• llooggiiqquuee àà LLUUTT
22..11 -- LLeess ddiifffféérreenntteess tteecchhnniiqquueess ddee
rrééaalliissaattiioonn dd’’uunnee ffoonnccttiioonn llooggiiqquuee
SS == ((AA .. BB)) ++
CC
AA
BB
SS
CC
22..11..11 -- LLaa llooggiiqquuee ssttaannddaarrdd
• UUttiilliissaattiioonn ddee cciirrccuuiittss TTTTLL // CCMMOOSS ......
AA
BB
SS
CC
ddeennssiittéé :: <<2200%%
tteemmppss :: mmnn àà hh
77440088 77443322
22..11..22 -- LLaa llooggiiqquuee àà mméémmooiirree :: LLUUTT
• àà ppaarrttiirr dd’’uunnee ttaabbllee ddee vvéérriittéé
SS == ((AA .. BB)) ++ CC eett dd’’uunnee mméémmooiirree ((88xx11bbiitt))
C B A S
0
0 0 0 0
0
0 0 1 0
0 1 0 0 A 0
0 1 1 1 B 1
1 0 0 1 C 1
1
1 0 1 1
1
1 1 0 1
1
1 1 1 1
S