FPGA-технология. 
Методика проектирования ПЛИС в САПР Active-HDL

Аббревиатура FPGA означает Field Programmable Gate Array — программируемая пользователем вентильная матрица. Общая структура кристалла FPGAмикросхемы приведена на рис. 1.2. По периферии верхнего слоя кристалла размещаются блоки ввода/вывода (БВВ), которые могут быть запрограммированными для выполнения функций буферов: входного, выходного, и др. В некоторых сериях FPGAИМС уровень напряжения на двух БВВ может отличаться, что дает возможность сочетать интерфейсы с разным уровнем питания.

В центре кристалла в виде матрицы размещены конфигурированные логические блоки (КЛБ). Быстродействие микросхем определяется временной задержкой «вход-выход» одного КЛБ. Структура КЛБ зависит от серии микросхем, так, например, в ИМС ХС2000 каждый КЛБ имеет одну ячейку памяти (триггер) 2 выхода, 4 входа общего назначения и специальный вход синхронизации (тактовый вход). КЛБ ИМС этой серии может генерировать или логическую функцию четырех переменных или две логических функции трех переменных. Переменные для логических функций могут поступать из четырех входов, но выходу ячейки памяти.

Область между конфигурированными логическими блоками называется областью программируемых связей и являет собой развитую иерархию металлических линий связи, в местах пересечения которых размещены специальные быстродействующие транзисторы. Функция области связей заключается в обеспечении связи между любыми выводами КЛБ и БВВ. Необходимый маршрут межблоковых соединений в FPGAПЛИС реализуется коммутацией соответствующих линий с помощью транзисторов.

Нижний слой кристалла занимает теневое запоминающее устройство, информация в элементах которого и определяет логические функции КЛБ, конфигурацию БВВ и маршруты связей.

В табл. 1.1 приведены основные характеристики микросхем FPGA производства Xilinx Inc., в частности, одной из последних разработок серии Virtex и массовой серии Spartan.

Широкий диапазон ИМС FPGAтехнологий позволяет проектировать на их основе широкий спектр электронных устройств, среди которых: средства сочетания разных, питанием, интерфейсов, преобразователи кодов, периферийные контролеры, микро-программные устройства управления, конечные автоматы, универсальные и специализированные процессоры, устройства цифровой обработки сигналов и т. п.

Таблица 1.1.