FPGA для быстрой разработки прототипов

Традиционно технология программируемых логических интегральных схем (ПЛИС/FPGA) используется для быстрой разработки прототипов электронных компонент и устройств. Например производители процессоров или систем-на-кристалле моделируют поведение системы на языках описания аппаратуры VHDL или Verilog, реализую прототип устройства на ПЛИС микросхемах.

Ключевое преимущество ПЛИС - это возможность переконфигурации (перепрограммирования) логических ячеек. С увеличением производительности и уменьшением энергопотребления, ПЛИС все чаще находит свое применение как аппаратный вычислитель и ускоритель для приложений и алгоритмов оперирующих большим объемом данных.

Семейства FPGA микросхем от Xilinx и Altera

• FPGA Xilinx Spartan2, Spartan3
• FPGA Xilinx Virtex-EM,Virtex-II, Virtex-II Pro
• FPGA Altera FLEX10K
• FPGA Altera Stratix-II
• CPLD Xilinx XC9500
• CPLD Xilinx CoolRunner-II
• CPLD Altera MAX-II, MAX 7000

IP (Intellectual Property) ядра - логические блоки написанные на языках VHDL или Verilog, используются для сложных многокомпонентных проектов. Многие фирмы предлагают готовые, оттестированные IP-ядра, реализующие различные алгоритмы и интерфейсы.

Готовые IP ядра

• PCI Master, PCI Slave
• VME
• ISA
• LPC
• SDRAM, DMA controller
• SPI, I2C, UART
• Ethernet
• USB
• CAN

Cофт-процессоры - синтезируемые процессорные IP-блоки

• Microblaze - 32 битный RISC(DLX) софт-процессор от фирмы Xilinx оптимизированный
  под её же FPGA. Имеет богатый набор периферии и даёт возможность создавать
  почти любую конфигурацию системы. Использует шину PLB. На FPGA Spartan®-3
  (3SD1800A) ядро процессора с пятиступенчатым конвеером , модулем UART и
  таймером занимает 1809 LUTs и работает на частоте 105MHz, показывая
  производительность 125 DMIPS. Лицензируем только на чипах от фирмы Xilinx.
  
• NIOS II - RISС софт-процессор от фирмы Altera, оптимизирован под её чипы и
  имеет оригинальную архитектуру. Имеет богатый набор периферии и возможность
  менять свою разрядность от 8 до 32 бит. Использует шину Avalon и тоже гибко
  настаиваем. На FPGA Cyclone II EP2C20F484C6 Nios II/f работает на частоте 140
  MHz и имеет производительность 145 DMIPS и занимает 1900 LEs на кристалле.
  Возможно лицензирование в ASIC.
• Leon3 - SPARC-v8 софтпроцессор от фирмы Aeroflex Gaisler. Гибко настраиваемый
  набор периферии. Использует широко распространённую шину AMBA 2.0, что упрощает
  поиск или разработку недостающих IP модулей. На чипе Virtex-4 занимает 3500 LUT
  и работает на частоте 125MHz, на ASIC TSMC 65 nm занимает 25 kgates и работает
  на частоте 800MHz и имеет производительность в 800 DMIPS. Ядро и периферия
  доступны по GNU GPL лицензии. Также имеются лицензии для коммерческой разработки