Поиск по складу

FPGA Cyclone

Cyclone

 

 

 

Компания Altera представляет семейство Cyclone - самые недорогие FPGA. Имея вдвое меньшую стоимость по сравнению с конкурирующими недорогими FPGA, семейство Cyclone - это оптимальное решение для массовых, критичных к стоимости применений.

 

 

 

Устройства Cyclone построено на основе оптимизированной полностью медной технологии 1,5 В SRAM, и предлагает полную функциональность за половину цены конкурирующих устройств FPGA. С логической емкостью до 20'060 логических элементов (LE) и ОЗУ 288 Кбит, устройства Cyclone могут объединять в себе множество сложных функций. Устройства Cyclone содержат несколько полнофункциональных систем ФАПЧ (PLL), предназначенных для управления сетью тактовых сигналов и выделенных интерфейсов ввода/вывода, для работы с внешней памятью. Процессор для встроенных применений Nios и полный набор интеллектуальных продуктов (IP) Altera будут доступны для проектирования с устройствами Cyclone. Поддержка семейства Cyclone будет включена в ПО Quartus II Web Edition - бесплатное ПО доступное на сайте компании Altera.

 

Больше емкости за меньшую стоимость

 

Семейство устройств Cyclone - несомненный лидер по стоимости на рынке FPGA. При 4-х кратном увеличении логической емкости по сравнению с другими недорогими семействами и относительной ценой за 1'000 логических элементов менее 3$, устройства Cyclone устанавливают новый ценовой стандарт для программируемой логики. Комбинация недорогой структуры с богатыми ресурсами в устройствах Cyclone позволяет создавать законченные системы на кристалле (SOPC), идеальные для массовых применений.

 

Недорогая альтернатива разработчикам полузаказных схем

 

Устройства Cyclone предлагают недорогую альтернативу следующему поколению применений, которые в настоящий момент используют полузаказные схемы (ASIC) низкой и средней емкости. Сегодня системные разработчики все чаще сталкиваются с различными трудностями, основными из которых являются увеличение ценового давления и сложности проектирования, появляющиеся новые стандарты и сокращающиеся циклы разработки. При разработке на полузаказных схемах привлекается множество технических ресурсов, проводятся сложные процессы моделирования и проверки разработки, и обычно требуется несколько циклов доводки. При использовании устройств Cyclone с возможностями интеграции системного уровня, устраняются дорогие единовременные затраты на проектирование, требования минимального заказа, и риск задержки продукции, который бывает при разработке с использованием полузаказных схем. Системные разработчики теперь получат некоторый ценовой паритет программируемой логики и полузаказных схем для своих массовых проектов.

 

Обзор семейства Altera Cyclone

 

 

Семейство Cyclon на сегодняшний день это самое недорогое семейство FPGA. Устройства Cyclone содержат оптимальный набор свойств для массовых применений, чувствительных к цене, таких как потребительские товары, автоэлектроника и коммуникационные устройства.

 

 

Выполненные по передовой технологии с медными слоями, устройства Cyclone имеют логическую емкость от 2'910 до 20'060 логических элементов (LE) и встроенную память, емкостью почти 300 Кбит (таблица 1). Устройства Cyclone поддерживают разные стандарты ввода/вывода, такие как LVTTL, LVCMOS, PCI, SSTL-2/3 и LVDS с поддержкой до 129 каналов, каждый из которых может работать со скоростями 311 Мбит/с. Устройства Cyclone содержат в своем составе выделенную цепь для подключения внешней памяти DDR SDRAM и FCRAM. Устройства Cyclone содержат до двух цепей ФАПЧ на кристалле и иерархическую структуру тактовых сигналов, предлагая богатые возможности управления тактовыми сигналами на уровне кристалла или платы. Комбинация этих свойств и эффективной архитектуры, делают это семейство FPGA наиболее гибкой и недорогой альтернативой полузаказным схемам ASIC. В таблице 2 представлены корпуса ПЛИС Cyclone. 

 

 

 

Архитектура устройств Cyclone

 

 

Зачастую, снижение цены предполагает снижение емкости или уменьшение функций. Но только не в случае с устройствами Cyclone. Устройства Cyclone содержат богатые ресурсы логики и памяти, цепь управления тактовыми сигналами и расширенные возможности ввода/вывода.

 

 

Хотя устройства Cyclone используют те же самые основные блоки, что и семейство Stratix, они не являются "переупакованной" версией полуфункциональных кристаллов Stratix. Устройства Cyclone разрабатывались "с нуля" используя те же новшества, повышающие производительность и снижающие занимаемую площадь, которые присутствуют в устройствах Stratix.

 

 

Архитектура Cyclone содержит вертикально упорядоченные логические элементы (LE), блоки встроенной памяти, и цепи ФАПЧ, которые окружены элементами ввода/вывода (рис.1). Высокоэффективная система межсоединений и структура тактовых сигналов с малым фазовым сдвигом обеспечивают связь между этими элементами для передачи тактовых сигналов и данных.

 

 

 

Рис.1 Архитектура устройств Cyclone.

 

 

Элементы ввода/вывода группируются в банки ввода/вывода, которые располагаются вокруг устройства, обеспечивая высокую производительность при минимальном занимаемом на кристалле месте. Элементы ввода/вывода поддерживают большой диапазон несимметричных и дифференциальных стандартов ввода/вывода, таких, как стандарт LVDS со скоростями передачи до 311 Мбит/с. Каждый элемент ввода/вывода содержит три регистра для реализации применений с двойной скоростью передачи данных (DDR) и связанную цепь для реализации таких свойств ввода/вывода, как программируемая интенсивность сигнала, удержание шины и программируемая скорость нарастания сигнала.

 

 

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 совместимы со стандартом PCI 32-bit/66 МГц, и поддерживают спецификацию 2.1. Каждый элемент ввода/вывода обеспечивает несколько путей от вывода до ядра, что позволяет удовлетворить заданные требования по времени установки и задержкам.

 

Распределение тактовых сигналов

 

 

Все устройства Cyclone используют глобальную структуру тактовых сигналов, содержащей до 8 отдельных линий. Эти линии тактовых сигналов доступны со всех участков устройства и могут соединяться с входами, выходами цепей ФАПЧ, входами DDR/PCI или внутренней логикой (рис. 2).

 

 

 

Рис.2 Распределение тактовых сигналов.

 

Интерфейс внешней памяти в устройствах Cyclone

 

 

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 (таблица 3.) При использовании имеющихся, оптимизированных функций контроллеров, разработчики могут реализовать интерфейсы DDR SDRAM и FCRAM в считанные минуты.

 

 

Устройства DDR SDRAM и FCRAM

 

 

Недавно, 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.

 

 

Всё семейство Cyclone поддерживается бесплатным ПО Quartus II Web Edition.

 

 

На нашем сайте доступен для заказа диск Altera Complete Design Suite.

Назад