(ថ្មី & Original) មានក្នុងស្តុក IC Chip 3S200A-4FTG256C XC3S200A-4FTG256C

គុណលក្ខណៈផលិតផល

 អារេច្រកទ្វារដែលអាចសរសេរកម្មវិធីបានក្នុងវាល

 កអារេច្រកទ្វារដែលអាចកម្មវិធីបានតាមវាល(FPGA) គឺជាសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នារចនាឡើងដើម្បីកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធដោយអតិថិជន ឬអ្នករចនាបន្ទាប់ពីការផលិត - ដូច្នេះពាក្យអាច​កម្មវិធី​បាន​តាម​វាល.ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ FPGA ជាទូទៅត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយប្រើ aភាសាពិពណ៌នាផ្នែករឹង(HDL) ស្រដៀងនឹងអ្វីដែលប្រើសម្រាប់ អេសៀគ្វីរួមបញ្ចូលកម្មវិធីជាក់លាក់(ASIC) ។ដ្យាក្រាមសៀគ្វីពីមុនត្រូវបានប្រើដើម្បីបញ្ជាក់ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ ប៉ុន្តែនេះគឺកម្រកាន់តែខ្លាំងឡើងដោយសារតែការមកដល់នៃស្វ័យប្រវត្តិកម្មរចនាអេឡិចត្រូនិចឧបករណ៍។

FPGAs មានអារេនៃអាច​កម្មវិធី​បាន។ ប្លុកតក្កវិជ្ជានិងឋានានុក្រមនៃការតភ្ជាប់គ្នាដែលអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឡើងវិញដែលអនុញ្ញាតឱ្យប្លុកត្រូវបានភ្ជាប់ជាមួយខ្សែ។ប្លុកឡូជីខលអាចត្រូវបានកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធដើម្បីអនុវត្តស្មុគស្មាញមុខងាររួមបញ្ចូលគ្នាឬធ្វើសកម្មភាពសាមញ្ញច្រកទ្វារតក្កវិជ្ជាចូលចិត្តនិងនិងXOR.នៅក្នុង FPGAs ភាគច្រើន ប្លុកតក្កវិជ្ជាក៏រួមបញ្ចូលផងដែរ។ធាតុនៃការចងចាំដែលអាចមានលក្ខណៈសាមញ្ញស្បែកជើងផ្ទាត់ឬប្លុកពេញលេញនៃការចងចាំ។^[1]FPGAs ជាច្រើនអាចត្រូវបានរៀបចំឡើងវិញដើម្បីអនុវត្តខុសគ្នាមុខងារតក្កវិជ្ជាអនុញ្ញាតឱ្យមានភាពបត់បែនការគណនាឡើងវិញដូចដែលបានអនុវត្តនៅក្នុងកម្មវិធី​កុំព្យូទ័រ.

FPGAs មានតួនាទីគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងប្រព័ន្ធបង្កប់ការអភិវឌ្ឍន៍ដោយសារតែសមត្ថភាពរបស់ពួកគេក្នុងការចាប់ផ្តើមការអភិវឌ្ឍន៍កម្មវិធីប្រព័ន្ធក្នុងពេលដំណាលគ្នាជាមួយផ្នែករឹង បើកដំណើរការការក្លែងធ្វើប្រព័ន្ធនៅដំណាក់កាលដំបូងនៃការអភិវឌ្ឍន៍ និងអនុញ្ញាតឱ្យមានការសាកល្បងប្រព័ន្ធផ្សេងៗ និងការរចនាឡើងវិញមុនពេលបញ្ចប់ស្ថាបត្យកម្មប្រព័ន្ធ។^[2]

ប្រវត្តិ[កែសម្រួល]

ឧស្សាហកម្ម FPGA ពន្លកពីអង្គចងចាំដែលអាចអានបានតែកម្មវិធី(PROM) និងឧបករណ៍តក្កវិជ្ជាដែលអាចសរសេរកម្មវិធីបាន។(PLDs) ។PROMs និង PLDs ទាំងពីរមានជម្រើសនៃការដាក់កម្មវិធីជាបាច់នៅក្នុងរោងចក្រ ឬនៅក្នុងវាល (អាចដាក់កម្មវិធីបាន)។^[3]

អាល់តេរ៉ាត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 1983 ហើយបានចែកចាយឧបករណ៍តក្កវិជ្ជាដែលអាចសរសេរឡើងវិញបានដំបូងបង្អស់របស់ឧស្សាហកម្មនៅឆ្នាំ 1984 - EP300 - ដែលមានលក្ខណៈពិសេស បង្អួចរ៉ែថ្មខៀវនៅក្នុងកញ្ចប់ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រើប្រាស់បំភ្លឺចង្កៀងជ្រុលវីយូឡេនៅលើស្លាប់ដើម្បីលុបEPROMក្រឡាដែលគ្រប់គ្រងការកំណត់ឧបករណ៍។^[4]

ស៊ីលីនផលិត​កម្មវិធី​ដែល​អាច​ប្រើ​បាន​ក្នុង​វិស័យ​ពាណិជ្ជកម្ម​ដំបូង​គេអារេច្រកទ្វារក្នុងឆ្នាំ 1985^[3]- XC2064 ។^[5]XC2064 មានច្រកដែលអាចសរសេរកម្មវិធីបាន និងទំនាក់ទំនងដែលអាចសរសេរកម្មវិធីបានរវាងច្រកទ្វារ ដែលជាការចាប់ផ្តើមនៃបច្ចេកវិទ្យាថ្មី និងទីផ្សារ។^[6]XC2064 មាន 64 ប្លុកតក្កវិជ្ជាដែលអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធបាន (CLBs) ជាមួយនឹងការបញ្ចូលពីរតារាងរកមើល(LUTs) ។^[7]

នៅឆ្នាំ ១៩៨៧ អេមជ្ឈមណ្ឌលសង្គ្រាមផ្ទៃសមុទ្របានផ្តល់មូលនិធិដល់ការពិសោធន៍ដែលស្នើឡើងដោយ Steve Casselman ដើម្បីបង្កើតកុំព្យូទ័រដែលនឹងអនុវត្ត 600,000 reprogrammable gates ។Casselman ទទួលបានជោគជ័យហើយប៉ាតង់ទាក់ទងនឹងប្រព័ន្ធត្រូវបានចេញនៅឆ្នាំ 1992 ។^[3]

Altera និង Xilinx បានបន្តមិនមានការប្រកួតប្រជែង ហើយបានរីកចម្រើនយ៉ាងឆាប់រហ័សពីឆ្នាំ 1985 ដល់ពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1990 នៅពេលដែលដៃគូប្រកួតប្រជែងបានពន្លកឡើង ដោយបានបំផ្លាញផ្នែកសំខាន់នៃចំណែកទីផ្សាររបស់ពួកគេ។នៅឆ្នាំ 1993 Actel (ឥឡូវនេះមីក្រូសេមី) កំពុងបម្រើប្រហែល 18 ភាគរយនៃទីផ្សារ។^[6]

ទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1990 គឺជារយៈពេលនៃការរីកចម្រើនយ៉ាងឆាប់រហ័សសម្រាប់ FPGAs ទាំងនៅក្នុងភាពទំនើបនៃសៀគ្វី និងបរិមាណនៃការផលិត។នៅដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1990 FPGAs ត្រូវបានប្រើជាចម្បងនៅក្នុងទូរគមនាគមន៍និងបណ្តាញ.នៅចុងទសវត្សរ៍នេះ FPGAs បានរកឃើញផ្លូវរបស់ពួកគេចូលទៅក្នុងកម្មវិធីអ្នកប្រើប្រាស់ រថយន្ត និងឧស្សាហកម្ម។^[8]

នៅឆ្នាំ 2013 Altera (31 ភាគរយ), Actel (10 ភាគរយ) និង Xilinx (36 ភាគរយ) រួមគ្នាតំណាងឱ្យប្រហែល 77 ភាគរយនៃទីផ្សារ FPGA ។^[9]

ក្រុមហ៊ុនដូចជា Microsoft បានចាប់ផ្តើមប្រើ FPGAs ដើម្បីបង្កើនល្បឿនដំណើរការខ្ពស់ ប្រព័ន្ធដែលពឹងផ្អែកខ្លាំងលើកុំព្យូទ័រ (ដូចជាមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យដែលដំណើរការរបស់ពួកគេ។ម៉ាស៊ីនស្វែងរក Bing), ដោយសារតែការសម្តែងក្នុងមួយវ៉ាត់អត្ថប្រយោជន៍ FPGAs ផ្តល់។^[10]ក្រុមហ៊ុន Microsoft បានចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់ FPGAs ដើម្បីបង្កើនល្បឿនBing ក្នុងឆ្នាំ 2014 ហើយនៅឆ្នាំ 2018 បានចាប់ផ្តើមដាក់ពង្រាយ FPGAs ឆ្លងកាត់បន្ទុកការងាររបស់មជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យផ្សេងទៀតសម្រាប់ពួកគេ។Azure ការគណនាពពកវេទិកា។^[11]

ការកំណត់ពេលវេលាខាងក្រោមបង្ហាញពីវឌ្ឍនភាពក្នុងទិដ្ឋភាពផ្សេងៗនៃការរចនា FPGA៖

ច្រកទ្វារ

• ឆ្នាំ 1987: ច្រកទ្វារ 9,000, Xilinx^[6]
• 1992: 600,000, នាយកដ្ឋានសង្គ្រាមផ្ទៃសមុទ្រ^[3]
• ដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 2000: រាប់លាន^[8]
• ឆ្នាំ 2013: 50 លាន, Xilinx^[12]

ទំហំទីផ្សារ

• 1985: FPGA ពាណិជ្ជកម្មដំបូង: Xilinx XC2064^[5][6]
• ឆ្នាំ ១៩៨៧៖ ១៤ លានដុល្លារ^[6]
• គ.ឆ្នាំ ១៩៩៣៖ > ៣៨៥ លានដុល្លារ^{[6][ការផ្ទៀងផ្ទាត់បរាជ័យ]}
• 2005: 1.9 ពាន់លានដុល្លារ^[13]
• ការប៉ាន់ប្រមាណឆ្នាំ 2010: 2.75 ពាន់លានដុល្លារ^[13]
• ឆ្នាំ 2013: 5.4 ពាន់លានដុល្លារ^[14]
• ការប៉ាន់ប្រមាណឆ្នាំ ២០២០៖ ៩,៨ ពាន់លានដុល្លារ^[14]

ការរចនាចាប់ផ្តើម

កការចាប់ផ្តើមរចនាគឺជាការរចនាផ្ទាល់ខ្លួនថ្មីសម្រាប់ការអនុវត្តនៅលើ FPGA ។

• 2005: 80,000^[15]
• ឆ្នាំ 2008: 90,000^[16]

រចនា[កែសម្រួល]

FPGAs សហសម័យមានធនធានធំច្រកទ្វារតក្កវិជ្ជានិងប្លុក RAM ដើម្បីអនុវត្តការគណនាឌីជីថលដ៏ស្មុគស្មាញ។ដូចដែលការរចនា FPGA ប្រើអត្រា I/O លឿនណាស់ និងទិន្នន័យទ្វេទិសឡានក្រុងវាក្លាយជាបញ្ហាប្រឈមមួយដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់ពេលវេលាត្រឹមត្រូវនៃទិន្នន័យដែលមានសុពលភាពក្នុងរយៈពេលរៀបចំ និងរយៈពេលរង់ចាំ។

ការធ្វើផែនការជាន់អនុញ្ញាតឱ្យបែងចែកធនធាននៅក្នុង FPGAs ដើម្បីបំពេញតាមដែនកំណត់ពេលវេលាទាំងនេះ។FPGAs អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីអនុវត្តមុខងារឡូជីខលណាមួយដែល aអេស៊ីកអាចអនុវត្ត។សមត្ថភាពក្នុងការធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពមុខងារបន្ទាប់ពីការដឹកជញ្ជូន,ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឡើងវិញដោយផ្នែកនៃផ្នែកមួយនៃការរចនា^[17]ហើយតម្លៃវិស្វកម្មដែលមិនកើតឡើងដដែលៗទាបទាក់ទងទៅនឹងការរចនា ASIC (ទោះបីជាតម្លៃឯកតាខ្ពស់ជាងធម្មតាក៏ដោយ) ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិសម្រាប់កម្មវិធីជាច្រើន។^[1]

FPGAs ខ្លះមានមុខងារអាណាឡូកបន្ថែមលើមុខងារឌីជីថល។លក្ខណៈពិសេសអាណាឡូកទូទៅបំផុតគឺកម្មវិធីអត្រាសម្លាប់នៅលើ pin ទិន្នផលនីមួយៗ អនុញ្ញាតឱ្យវិស្វករកំណត់អត្រាទាបនៅលើ pins ផ្ទុកស្រាល ដែលនឹងខុសពីនេះ។ចិញ្ចៀនឬគូស្នេហ៍មិនអាចទទួលយកបាន និងដើម្បីកំណត់អត្រាខ្ពស់ជាងនេះលើម្ជុលដែលផ្ទុកច្រើននៅលើបណ្តាញដែលមានល្បឿនលឿន ដែលនឹងដំណើរការយឺតពេក។^[18][19]ធម្មតាផងដែរគឺរ៉ែថ្មខៀវ -លំយោលគ្រីស្តាល់, on-chip resistance-capacitance oscillators, និងរង្វិលជុំចាក់សោដំណាក់កាលជាមួយនឹងការបង្កប់លំយោលដែលគ្រប់គ្រងវ៉ុលប្រើសម្រាប់ការបង្កើតនាឡិកា និងការគ្រប់គ្រង ក៏ដូចជាសម្រាប់ serializer-deserializer (SERDES) ដែលមានល្បឿនលឿនបញ្ជូននាឡិកា និងការសង្គ្រោះនាឡិកាអ្នកទទួល។ធម្មតាគឺឌីផេរ៉ង់ស្យែលអ្នកប្រៀបធៀបនៅលើម្ជុលបញ្ចូលដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីភ្ជាប់ទៅសញ្ញាឌីផេរ៉ង់ស្យែលឆានែល។ពីរ​ឬ​បី "សញ្ញាចម្រុះFPGAs” មានគ្រឿងកុំព្យូទ័ររួមបញ្ចូលគ្នាឧបករណ៍បំលែងអាណាឡូកទៅឌីជីថល(ADCs) និងឧបករណ៍បំលែងឌីជីថលទៅអាណាឡូក(DACs) ជាមួយនឹងប្លុកលក្ខខណ្ឌសញ្ញាអាណាឡូកដែលអនុញ្ញាតឱ្យពួកវាដំណើរការជាប្រព័ន្ធនៅលើបន្ទះឈីប(SoC) ។^[20]ឧបករណ៍បែបនេះធ្វើឱ្យព្រិលបន្ទាត់រវាង FPGA ដែលផ្ទុកឌីជីថល និងលេខសូន្យនៅលើក្រណាត់ដែលអាចភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងគ្នាតាមកម្មវិធីខាងក្នុងរបស់វា និងអារេអាណាឡូកដែលអាចកម្មវិធីបានតាមវាល(FPAA) ដែលផ្ទុកតម្លៃអាណាឡូកនៅលើក្រណាត់ដែលអាចភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងគ្នាតាមកម្មវិធីខាងក្នុងរបស់វា។

ប្លុកតក្កវិជ្ជា[កែសម្រួល]

អត្ថបទដើមចម្បង៖ប្លុកតក្កវិជ្ជា

ការ​បង្ហាញ​ឧទាហរណ៍​សាមញ្ញ​នៃ​ក្រឡាតក្កវិជ្ជា (LUT –តារាងរកមើល, FA –អ្នកបន្ថែមពេញ, DFF -D-type flip-flop)

ស្ថាបត្យកម្ម FPGA ទូទៅបំផុតមានអារេប្លុកតក្កវិជ្ជា(ហៅថាប្លុកតក្កវិជ្ជាដែលអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធបាន CLBs ឬប្លុកអារេតក្កវិជ្ជា LABs អាស្រ័យលើអ្នកលក់)បន្ទះ I/O, និងបណ្តាញផ្លូវ។^[1]ជាទូទៅ បណ្តាញផ្លូវទាំងអស់មានទទឹងដូចគ្នា (ចំនួនខ្សែ)។បន្ទះ I/O ច្រើនអាចសមនឹងកម្ពស់នៃជួរដេកមួយ ឬទទឹងនៃជួរឈរមួយនៅក្នុងអារេ។

"សៀគ្វីកម្មវិធីត្រូវតែត្រូវបានគូសវាសចូលទៅក្នុង FPGA ដែលមានធនធានគ្រប់គ្រាន់។ខណៈពេលដែលចំនួន CLBs/LABs និង I/Os ដែលត្រូវការត្រូវបានកំណត់យ៉ាងងាយស្រួលពីការរចនានោះ ចំនួននៃផ្លូវដែលត្រូវការអាចប្រែប្រួលគួរឱ្យកត់សម្គាល់សូម្បីតែក្នុងចំណោមការរចនាដែលមានចំនួនតក្កវិជ្ជាដូចគ្នា។(ឧទាហរណ៍ កកុងតាក់ឆ្លងកាត់តម្រូវ​ឱ្យ​មាន​ការ​នាំ​ផ្លូវ​ច្រើន​ជាង aអារេស៊ីស្តូលីកជាមួយនឹងចំនួនច្រកទ្វារដូចគ្នា។ចាប់តាំងពីផ្លូវដែលមិនបានប្រើបង្កើនការចំណាយ (និងបន្ថយការអនុវត្ត) នៃផ្នែកដោយមិនផ្តល់អត្ថប្រយោជន៍ណាមួយ ក្រុមហ៊ុនផលិត FPGA ព្យាយាមផ្តល់នូវបទគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីឱ្យការរចនាភាគច្រើនដែលសមស្របនឹងលក្ខខណ្ឌនៃតារាងរកមើល(LUTs) និង I/Os អាចជាបានដឹកនាំ.នេះត្រូវបានកំណត់ដោយការប៉ាន់ប្រមាណដូចជាអ្វីដែលបានមកពីច្បាប់នៃការជួលឬដោយការពិសោធន៍ជាមួយនឹងការរចនាដែលមានស្រាប់។"^[21]គិតត្រឹមឆ្នាំ 2018បណ្តាញនៅលើបន្ទះឈីបស្ថាបត្យកម្ម​សម្រាប់​ការ​បញ្ជូន​ផ្លូវ និង​ការ​តភ្ជាប់​គ្នា​កំពុង​ត្រូវ​បាន​បង្កើត​ឡើង។^{[ការដកស្រង់ដែលត្រូវការ]}

ជាទូទៅ ប្លុកតក្កវិជ្ជាមានកោសិកាតក្កវិជ្ជាមួយចំនួន (ហៅថា ALM, LE, slice ល)។ក្រឡាធម្មតាមាន 4-input LUT, aadder ពេញលេញ(FA) និង កD-type flip-flop.ទាំងនេះអាចបែងចែកជាពីរ 3-input LUTs។ក្នុងរបៀបធម្មតា។ទាំងនោះត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុង 4-input LUT តាមរយៈទីមួយពហុគុណ(mux) ។ក្នុងនព្វន្ធរបៀប, លទ្ធផលរបស់ពួកគេត្រូវបានចុកទៅ adder ។ការជ្រើសរើសរបៀបត្រូវបានសរសេរកម្មវិធីទៅក្នុង mux ទីពីរ។ទិន្នផលអាចជាសមកាលកម្មឬអសមកាលអាស្រ័យលើការសរសេរកម្មវិធីនៃ mux ទីបី។នៅក្នុងការអនុវត្ត, ទាំងមូលឬផ្នែកនៃ adder គឺរក្សាទុកជាមុខងារចូលទៅក្នុង LUTs ដើម្បីរក្សាទុកលំហ.^[22][23][24]

ប្លុករឹង[កែសម្រួល]

គ្រួសារ FPGA ទំនើបពង្រីកលើសមត្ថភាពខាងលើដើម្បីរួមបញ្ចូលមុខងារកម្រិតខ្ពស់ដែលបានជួសជុលនៅក្នុងស៊ីលីកុន។ការមានមុខងារទូទៅទាំងនេះដែលបានបង្កប់នៅក្នុងសៀគ្វីកាត់បន្ថយតំបន់ដែលត្រូវការ និងផ្តល់ឱ្យមុខងារទាំងនោះបង្កើនល្បឿនបើប្រៀបធៀបទៅនឹងការកសាងពួកវាពីបុព្វកាលឡូជីខល។ឧទាហរណ៍នៃទាំងនេះរួមមានមេគុណ, ទូទៅប្លុក DSP,ឧបករណ៍ដំណើរការដែលបានបង្កប់តក្កវិជ្ជា I/O ល្បឿនលឿន និងបង្កប់អនុស្សាវរីយ៍.

FPGAs កម្រិតខ្ពស់អាចមានល្បឿនលឿនឧបករណ៍បញ្ជូនទិន្នន័យពហុជីហ្គាបៃនិងស្នូល IP រឹងដូចជាស្នូលដំណើរការ,អ៊ីសឺរណិត អង្គភាពត្រួតពិនិត្យការចូលប្រើមធ្យម,PCI/PCI Expressឧបករណ៍បញ្ជា និងឧបករណ៍បញ្ជាអង្គចងចាំខាងក្រៅ។ស្នូលទាំងនេះមានជាមួយក្រណាត់ដែលអាចសរសេរកម្មវិធីបាន ប៉ុន្តែពួកវាត្រូវបានបង្កើតឡើងពីត្រង់ស៊ីស្ទ័រជំនួសឱ្យ LUTs ដូច្នេះពួកគេមានកម្រិត ASICការសម្តែងនិងការ​ប្រើប្រាស់​ថាមពលដោយមិនចាំបាច់ប្រើប្រាស់ធនធានក្រណាត់ច្រើនទេ ទុកក្រណាត់បន្ថែមទៀតដោយឥតគិតថ្លៃសម្រាប់តក្កវិជ្ជាជាក់លាក់នៃកម្មវិធី។ឧបករណ៍បញ្ជូនសញ្ញាពហុជីហ្គាប៊ីតក៏មានសៀគ្វីបញ្ចូល និងទិន្នផលអាណាឡូកដែលដំណើរការខ្ពស់ រួមជាមួយនឹងឧបករណ៍សៀរៀលល្បឿនលឿន និងឧបករណ៍បំលែងចរន្ត ដែលជាសមាសធាតុដែលមិនអាចបង្កើតចេញពី LUTs បានទេ។មុខងារស្រទាប់រាងកាយកម្រិតខ្ពស់ (PHY) ដូចជាការសរសេរកូដបន្ទាត់អាចឬមិនត្រូវបានអនុវត្តជាមួយ serializers និង deserializers ក្នុងតក្កវិជ្ជារឹង អាស្រ័យលើ FPGA ។