Virtex (FPGA) – Wikipedia

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Virtex ist die Flaggschiff-Familie der von Xilinx entwickelten FPGA-Produkte.[1] Weitere aktuelle Produktlinien sind Kintex (Mittelklasse) und Artix (Low-Cost), die jeweils Konfigurationen und Modelle enthalten, die für verschiedene Anwendungen optimiert wurden.[2] Darüber hinaus bietet Xilinx die Spartan Low-Cost-Serie an, die ständig aktualisiert wird und kurz vor der Produktion steht und dieselbe zugrunde liegende Architektur und denselben Prozessknoten wie die größeren Geräte der 7er-Serie verwendet.[3]

Virtex-FPGAs werden normalerweise in Hardwarebeschreibungssprachen wie VHDL oder Verilog unter Verwendung der Computersoftware Xilinx ISE oder Vivado Design Suite programmiert.[4]

Xilinx FPGA-Produkte wurden von EE Times, EDN und anderen für Innovation und Marktauswirkungen anerkannt.[5][6][7]

Die Architektur[edit]

Die FPGAs der Virtex-Serie basieren auf konfigurierbaren Logikblöcken (CLBs), wobei jeder CLB mehreren ASIC-Gattern entspricht.[8][9] Jede CLB besteht aus mehreren Scheiben, die sich in der Konstruktion zwischen Virtex-Familien unterscheiden.[9]

Virtex-FPGAs enthalten einen E / A-Block zur Steuerung der Eingangs- / Ausgangspins auf dem Virtex-Chip, die eine Vielzahl von Signalisierungsstandards unterstützen.[10] Alle Pins sind standardmäßig auf den Eingangsmodus (hohe Impedanz) eingestellt. E / A-Pins sind in E / A-Banken zusammengefasst, in denen jede Bank eine andere Spannung unterstützen kann.[10]

Neben der konfigurierbaren FPGA-Logik enthalten Virtex-FPGAs Hardware mit fester Funktion für Multiplikatoren, Speicher, Mikroprozessorkerne, FIFO- und ECC-Logik, DSP-Blöcke, PCI Express-Controller, Ethernet-MAC-Blöcke und serielle Hochgeschwindigkeits-Transceiver.[11][12]

Einige Mitglieder der Virtex-Familie (wie der Virtex-5QX) sind in strahlungsgehärteten Gehäusen für Weltraumanwendungen erhältlich.[13]

Familien[edit]

Virtex-E[edit]

Das Virtex-E Familie wurde im September 1999 auf einer 180-nm-Prozesstechnologie eingeführt.[14] Virtex-E enthält ein Zwei-Millionen-System-Gate-Gerät, unterstützt die doppelte System-Gate-Dichte und hat eine um 50 Prozent höhere E / A-Leistung als die ursprünglichen Virtex-FPGAs.[14][15]

Virtex-II[edit]

Xilinx vorgestellt Virtex-II Familie im Januar 2001 auf 150 nm Prozesstechnologie,[14] und Virtex-II Pro-Familie im März 2002 über 90-nm-Prozesstechnologie.[16] Die Virtex-II- und Virtex-II Pro-Familien gelten als Legacy-Geräte und werden für die Verwendung in neuen Designs nicht empfohlen, obwohl sie von Xilinx für vorhandene Designs weiterhin hergestellt werden.

Virtex-4[edit]

Das Virtex-4 Familien gelten als Legacy-Geräte und werden für die Verwendung in neuen Designs nicht empfohlen, obwohl sie weiterhin von Xilinx für vorhandene Designs hergestellt werden.

Die Virtex-4-Familie wurde im Juni 2004 mit der 90-nm-Prozesstechnologie eingeführt.[17][18] Virtex-4-FPGAs wurden für das ALICE (A Large Ion Collider Experiment) im europäischen CERN-Labor an der französisch-schweizerischen Grenze verwendet, um die Flugbahnen von Tausenden von subatomaren Partikeln abzubilden und zu entwirren.[19]

Virtex-5[edit]

Das Virtex-5 Familie wurde im Mai 2006 auf 65 nm Prozesstechnologie eingeführt.[20] Der Virtex-5 LX und der LXT sind für logikintensive Anwendungen vorgesehen, und der Virtex-5 SXT ist für DSP-Anwendungen vorgesehen.[21] Mit dem Virtex-5 hat Xilinx die Logikstruktur von LUTs mit vier Eingängen auf LUTs mit sechs Eingängen geändert. Mit der zunehmenden Komplexität der kombinatorischen Logikfunktionen, die für SoC-Designs erforderlich sind, war der Prozentsatz der kombinatorischen Pfade, die mehrere LUTs mit vier Eingängen erfordern, zu einem Leistungs- und Routing-Engpass geworden. Die neue LUT mit sechs Eingängen war ein Kompromiss zwischen einer besseren Handhabung immer komplexer werdender kombinatorischer Funktionen auf Kosten einer Verringerung der absoluten Anzahl von LUTs pro Gerät. Die Virtex-5-Serie ist ein 65-nm-Design, das in 1,0-V-Dreifachoxid-Prozesstechnologie hergestellt wird.[22][23]

Virtex-6[edit]

Das Virtex-6 Familie wurde im Februar 2009 auf einer 40-nm-Prozesstechnologie für rechenintensive elektronische Systeme vorgestellt,[24] Das Unternehmen gibt an, 15 Prozent weniger Strom zu verbrauchen und die Leistung gegenüber konkurrierenden 40-nm-FPGAs um 15 Prozent zu verbessern.[25]

Virtex-7[edit]

Das Virtex-7 Familie wurde im Juni 2010 auf einer 28-nm-Prozesstechnologie eingeführt,[26] Es wird berichtet, dass sich die Systemleistung bei 50 Prozent geringerer Leistung im Vergleich zu Virtex-6-Geräten der vorherigen Generation um das Zweifache verbessert.[27] Darüber hinaus verdoppelt Virtex-7 die Speicherbandbreite im Vergleich zu Virtex-FPGAs der vorherigen Generation mit einer Speicherschnittstellenleistung von 1866 Mbit / s und über zwei Millionen Logikzellen.[28][29]

Virtex-7 (3D)[edit]

Im Jahr 2011 begann Xilinx mit der Auslieferung von Probenmengen des Virtex-7 2000T-FPGA, das vier kleinere FPGAs zu einem einzigen Paket kombiniert, indem sie auf einem speziellen Silizium-Verbindungspad (Interposer genannt) platziert werden, um 6,8 Milliarden Transistoren in einem einzigen großen Chip zu liefern. Der Interposer bietet 10.000 Datenpfade zwischen den einzelnen FPGAs – ungefähr 10- bis 100-mal mehr als normalerweise auf einer Karte verfügbar -, um ein einzelnes FPGA zu erstellen.[30][31][32] Im Jahr 2012 führte Xilinx unter Verwendung derselben 3D-Technologie die ersten Auslieferungen seines Virtex-7 H580T FPGA ein, eines heterogenen Geräts, das so genannt wird, weil es zwei FPGA-Chips und einen 8-Kanal-28-Gbit / s-Transceiver-Chip im selben Paket enthält.[33]

Als Xilinx neue 3D-FPGAs mit hoher Kapazität einführte, darunter Virtex-7 2000T- und Virtex-7 H580T-Produkte, übertrafen diese Geräte die Kapazität der Design-Software von Xilinx, was das Unternehmen dazu veranlasste, sein Tool-Set komplett neu zu gestalten. Das Ergebnis war die Einführung der Vivado Design Suite, die den Zeitaufwand für programmierbare Logik und E / A-Design reduziert und die Systemintegration und -implementierung im Vergleich zur vorherigen Software beschleunigt.[4][34]

Virtex UltraScale[edit]

Das Virtex UltraScale Familie wurde im Mai 2014 auf einer 20-nm-Prozesstechnologie eingeführt.[35][36] Das UltraScale ist ein “3D-FPGA”, das bis zu 4,4 Millionen Logikzellen enthält und im Vergleich zu früheren Generationen bis zu 45% weniger Strom und bis zu 50% weniger Stücklistenkosten verbraucht.[37]

Virtex UltraScale +[edit]

Das Virtex UltraScale + Familie wurde im Januar 2016 auf einer 16-nm-Prozesstechnologie eingeführt.[38]

SoC[edit]

Die Virtex-II Pro-, Virtex-4-, Virtex-5- und Virtex-6-FPGA-Familien, zu denen bis zu zwei eingebettete IBM PowerPC-Kerne gehören, sind auf die Anforderungen von System-on-Chip-Entwicklern (SoC) zugeschnitten.[39][40][41]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ “Xilinx Inc, Form 10-K, Jahresbericht, Anmeldetag 15. Mai 2017”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  2. ^ DSP-FPGA.com. Xilinx FPGA-Produkte. ” April 2010. Abgerufen am 10. Juni 2010.
  3. ^ Unternehmensfreigabe. „Xilinx kündigt die Spartan-7 FPGA-Familie an. ” 19. November 2015. Abgerufen am 10. Februar 2015.
  4. ^ ein b Brian Bailey, EE Times. “”Zweite Generation für FPGA-Software25. April 2012. Abgerufen am 21. Dezember 2012.
  5. ^ EE Times, “EE Times 2010 ACE Award für Designinnovation Archiviert 2010-06-14 an der Wayback-Maschine. “ 27. April 2010. Abgerufen am 17. Juni 2010.
  6. ^ EDN, “EDN Hot 100-Produkte von 2007: Digital-, Speicher- und programmierbare ICs Archiviert 03.04.2012 an der Wayback-Maschine. “ 14. Dezember 2007. Abgerufen am 17. Juni 2010.
  7. ^ EDN, “Die Hot 100 Electronic Products von 2009 Archiviert 03.04.2012 an der Wayback-Maschine. “ 15. Dezember 2009. Abgerufen am 15. Juni 2010.
  8. ^ Feldprogrammierbare Logik und Anwendungen, Springer Science & Business Media, 21. August 2002
  9. ^ ein b Handbuch der Signalverarbeitungssysteme – Band 2, Springer Science & Business Media, 20. Juni 2013
  10. ^ ein b Kryptografische Hardware und eingebettete Systeme, Springer Science & Business Media, 02.09.2003
  11. ^ Ron Wilson, EDN. “”Xilinx FPGA-Einführungen weisen auf neue Realitäten hin Archiviert 2011-05-25 an der Wayback-Maschine. “2. Februar 2009 Abgerufen am 10. Juni 2010.
  12. ^ Design & Wiederverwendung. “”Neue Xilinx Virtex-6-FPGA-Familie entwickelt, um die unstillbare Nachfrage nach Systemen mit höherer Bandbreite und geringerer Leistung zu befriedigen2. Februar 2009. Abgerufen am 10. Juni 2010.
  13. ^ Don Clark, Wallstreet Journal. “”Xilinx sagt, dass neue Chips geschickt darin sind, Weltraumstrahlung zu überleben.“19. Juli 2010. Abgerufen am 10. August 2010.
  14. ^ ein b c “Xilinx Inc, Form 10-K, Jahresbericht, Anmeldetag 12. Juni 2001”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  15. ^ “Xilinx Inc, Form 10-K, Jahresbericht, Anmeldetag 4. Juni 2004”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  16. ^ “Xilinx Inc, Form 10-K, Jahresbericht, Anmeldetag 17. Juni 2002”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  17. ^ “Xilinx Inc, Form 10-K, Jahresbericht, Anmeldetag 1. Juni 2005”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  18. ^ “Xilinx Inc, Form 8-K, aktueller Bericht, Anmeldetag 21. Oktober 2004” (PDF). secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  19. ^ Xcell Journal, “CERN-Wissenschaftler verwenden Virtex-4-FPGAs für die Urknallforschung Archiviert 2009-03-27 at the Wayback Machine. “Juli 2008. Abgerufen am 28. Januar 2009.
  20. ^ “Xilinx Inc, Form 8-K, aktueller Bericht, Anmeldetag 26. Juli 2006”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  21. ^ DSP DesignLine. “”Analyse: Xilinx debütiert mit Virtex-5 FXT und erweitert SXT. “13. Juni 2008. Abgerufen am 20. Januar 2008.
  22. ^ “Xilinx Inc, Form 10-K, Jahresbericht, Anmeldetag 31. Mai 2006”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  23. ^ Nationale Instrumente. “”Vorteile des Xilinx Virtex-5 FPGA. “17. Juni 2009. Abgerufen am 29. Juni 2010.
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  30. ^ Don Clark, das Wall Street Journal. “”Xilinx sagt, dass vier Chips wie ein Riese wirken25. Oktober 2011. Abgerufen am 18. November 2011.
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  33. ^ Elektronische Produktneuheiten. “”Interview mit Moshe Gavrielov, Präsident, CEO, Xilinx15. Mai 2012. Abgerufen am 12. Juni 2012.
  34. ^ EDN. “”Die Vivado Design Suite beschleunigt die Integration und Implementierung programmierbarer Systeme um das bis zu Vierfache15. Juni 2012. Abgerufen am 3. Januar 2013.
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  37. ^ Virtex UltraScaleXilinx
  38. ^ “Xilinx Inc, Form 10-K, Jahresbericht, Anmeldetag 17. Mai 2016”. secdatabase.com. Abgerufen 6. Mai, 2018.
  39. ^ Virtex-II Pro Datenblatt
  40. ^ Virtex-4-Familienübersicht
  41. ^ Richard Wilson, ElectronicsWeekly.com, “Xilinx positioniert FPGAs mit SoC-Move neu. “2. Februar 2009. Abgerufen am 2. Februar 2009.

Alternative FPGA-Hersteller[edit]


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