外文翻译--FPGA技术发展探究文档格式.docx

1、指导教师：焦素敏教师职称：副教授指导教师评语：该生的英文资料与设计题目密切相关，中文翻译语句通顺，意思准确，字数符合要求，说明该生具有一定的阅读英文资料的能力。签名：年月日附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。word 文档 可自由复制编辑附件 1：外文资料翻译译文一 绪言自 1985 年 Xilinx 公司推出第一片现场可编程逻辑器件（FPGA）至今,FPGA 已经历了十几年的发展历史。在这十几年的发展过程中,以 FPGA 为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展：现场可编程逻辑器件从最初的 1200 个可利用门,发展到 90 年代的 25 万个可利用门,乃至当新世纪来临之即,国际

2、上现场可编程逻辑器件的著名厂商 Altera 公司、Xilinx 公司又陆续推出了数百万门的单片 FPGA 芯片, 将现场可编程器件的集成度提高到一个新的水平。纵观现场可编程逻辑器件的发展历史,其之所以具有巨大的市场吸引力,根本在于：FPGA 不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题,而且其开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低,促使 FPGA 越来越多地取代了 ASIC 的市场,特别是对小批量、多品种的产品需求,使 FPGA 成为首选。目前,FPGA 的主要发展动向是：随着大规模现场可编程逻辑器件的发展,系统设计进入片上可编程系统（SOPC）的新纪元;芯片朝着高密度、低压、低

3、功耗方向挺进;国际各大公司都在积极扩充其 IP 库,以优化的资源更好的满足用户的需求,扩大市场;特别是引人注目的所谓 FPGA 动态可重构技术的开拓,将推动数字系统设计观念的巨大转变。二 Xilinx 公司研制开发的 FPGA 系列产品的主要特征Xilinx 公司自发明 FPGA 以来,就不断的推出新器件和开发工具,力求芯片的速度更高、功耗更低。其主要推出了 Virtex 系列和 SpantanTM 系列的 FPGA。Virtex 系列突破了传统 FPGA 密度和性能限制,使 FPGA 不仅仅是逻辑模块,而成为一种系统元件。 而 SpantanTM 系列为替代 ASIC 的大容量 FPGA 树

4、立了一个新的低成本标准。Virtex 系列 FPGA 集成了许多满足系统级设计要求的新性能,具有独特的结构特点。整个 Virtex 系列由九种器件组成,系统门数从 5 万到 100 万门（1,728 到 27,648 个逻辑单元）;提供给用户的 I/O 引脚数最多超过 500 个;采用多种封装形式,包括先进的 1.0mm FinePitchTMBGA 和 0.8mm 芯片封装;采用 5 层金属的 0.22 微米 CMOS工艺,实现5V 容差的 I/O 接口;借助于优选的时序驱动的布局和布线工具,在 400MHz的 PCPU 上,编译速度可达 20 万门/秒。Virtex 系统的独特结构使它具有

5、以下一些重要性能：1. 拥有四重数字化延时锁定电路（DLL）,用于内外时钟同步;使芯片到芯片间的通讯速度达到 200MHz;所有器件从时钟到输出的延时均小于 3ns;时钟可倍频和分频, 可进行 00,900,1800,2700 相移。2. 各种密度产品均设置向量式互连,使布线快速可预测,与内核配合良好。3. Virtex 支持 3 级存储。它的SelectRAM+存储层为字节级（分布式存储）、千字节级（块存储）和兆字节级（与外部DRAM 和 SRAM 的 SSTL3 接口）存储块提供很高的频宽。4. 采用 SelectI/OTM 技术,同时支持多种电压和信号标准。5. 兼容 66MHz/64

6、比特 PCI 和 Compact PCI。三.Altera 公司研制开发的 FPGA 系列产品的主要特征Altera 公司的基于 CMOS 的现场可编程逻辑器件同样具有高速、高密度、低功耗的特点。 该公司针对通信市场推出的新型低成本器件-ACEX 系列。该系列的主要特点为：密度范围从 1 万到 10 万门;配备锁相环（PLL）,与 64 位、66MHZ 的 PCI 兼容;产品系列从原 1.8v 扩展至 2.5v;提供系统速度超过 115MHZ 的高性能。Altera 公司还对 FPGA 的结构进行优化,提供更多的嵌入式 RAM。新近推出的FLEX 10KE 系列器件是以前的 FLEX 10K

7、系列器件的增强型,该系列在结构上采用了与 FLEX 10K 系列相同的逻辑块,但片内嵌入式 RAM 是 FLEX 10K 系列的两倍, 而且增加了一个双端口 RAM,这对通信应用来说是一个重要的优势所在。（SOPC）得到迅速发展,主要有以下几个原因：1. 密度在 100 万门以上的现场可编程逻辑芯片已经面市;2. 第 4 代现场可编程逻辑器件的开发工具已经成形,可对数量更多的门电路进行更快速的分析和编译,并可使多名设计人员以项目组的方式同步工作;3. 知识产权（IP）得到重视,越来越多的设计人员以设计重用的方式对现有软件代码加以充分利用,从而提高他们的设计效率并缩短上市时间;4. 由于连接延迟

8、时间的缩短 ,片上可编程系统（ SOPC）能够提供增强的性能 ,而且由于封装体积的减小,产品尺寸也减少了。四.Actel 公司研制开发的 FPGA 系列产品的主要特征Actel 公司一直是世界反熔丝技术 FPGA 的领先供应商,主要有两大系列的反熔丝 FPGA 产品-SX-A 系列和 MX 高速系列。SX-A 系列 FPGA 的主要特点是功耗低、在接上了所有内部寄存器之后 ,200MHZ 运行时的功耗不到 1w,而且价格也较为低廉、并拥有良好的性能。众所周知采用反熔丝技术的 FPGA 尽管具有许多优点,但是却有一个致命的弱点,即只能进行一次性编程。这就为大规模 FPGA 产品的开发带来了许多不

9、便。为了弥补这一不足,近年来,Altel 公司也在积极开发其它结构类型的 FPGA 产品。最具代表的是其新近推出了一种非易失性、可重新编程的门阵列 -ProASIC FPGAs。该系列产品集于高密度、低功耗、非易失性和可重新编程于一身。ProASIC FPGAs 的主要特点是：提供98,000 到110,000 个可用门;内嵌拥有FIFO 控制逻辑的两端口SRAM（容量达到 138,000 比特）;提供大于 200MHZ 的内部时钟频率;该系列产品的功耗仅是基于 SRAM 的 FPGA 产品的 1/3 到 1/2。五.技术发展分析。从以上对 Xilinx、Altera 和 Actel 三家公司

10、各自开发产品特征的介绍,我们可以看出 2000 年以 FPGA 为代表的数字系统现场集成技术发展的一些新动向,归纳起来有以下几点： 深亚微米技术的发展正在推动了片上系统（SOPC）的发展。越来越多的复杂 IC 需要利用 SOPC 技术来制造。而 SOPC 要利用深亚微米技术才能实现。随着深亚微米技术的发展,使 SOPC 的实现成为可能。与以往的芯片设计不同,SOPC 需要对设计 IC 和在产品中实现的方法进行根本的重新评价。 芯片朝着高密度、低压、低功耗的方向挺进。采用深亚微米的半导体工艺后,器件在性能提高的同时,价格也在逐步降低。由于便携式应用产品的发展,对现场可编程器件的低压、低功耗的要求

11、日益迫切。因此,无论那个厂家、哪种类型的产品,IP 库的发展及其作用。为了更好的满足设计人员的需要,扩大市场,各大现场可编程逻辑器件的厂商都在不断的扩充其知识产权（IP）核心库。这些核心库都是预定义的、经过测试和验证的、优化的、可保证正确的功能。设计人员可以利用这些现成的 IP 库资源,高效准确的完成复杂片上的系统设计。（4）FPGA 动态可重构技术意义深远。随着数字逻辑系统功能复杂化的需求,单片系统的芯片正朝着超大规模、高密度的方向发展。与此同时,人们却发现一个有趣的现象,即一个超大规模的数字时序系统芯片 ,在其工作时,从时间轴上来看,并不是每一瞬间系统的各个部分都在工作,而系统是各个局部模

12、块功能在时间链上的总成。同时,人们还发现,基于 SRAM 编程的 FPGA 可以在外部逻辑的控制下,通过存储于存储器中不同的目标系统数据的重新下载,来实现芯片逻辑功能的改变。正是基于这个称之为静态系统重构的技术,有人设想,能不能利用芯片的这种分时复用特性,用较小规模的 FPGA 芯片来实现更大规模的数字时序系统。在研究过程中,有人尝试了这种设想,发现常规的 SRAM 的 FPGA 只能实现静态系统重构。要实现高速的动态重构, 要求芯片功能的重新配置时间缩短到纳秒量级,这就需要对 FPGA 的结构进行革新。可以预见,一旦实现了 FPGA 的动态重构,则将引发数字系统的设计的思想的巨大转变。六.结

13、语。我们可以看到在新世纪,以 FPGA 为代表的数字系统现场集成技术正朝着以下几个方向发展。随着便携式设备需求的增长,对现场可编程器件的低压、低功耗的要求日益迫切。芯片向大规模系统芯片挺进,力求在大规模应用中取代 ASIC。 为增强市场竞争力,各大厂商都在积极推广其知识产权 IP 库。动态可重构技术的发展,将带来系统设计方法的转变。 附件 2：外文原文Latest Development Trend Observation of FPGABy Eriac.Clerk, AMI Semiconductor - EDN, 18/2/2002Sincethe company launched its

14、 first-Xilinx field-programmable logic device （FPGA）at 1985. So far, FPGA has experienced more than 10 years of development history. In this process of development for more than 10 years,digital system integration technology at the scene represented by the FPGA made a surprising development: field p

15、rogrammable logic devices has a development of having 1200 available gates initial to 250000 available gates, and even when the new century comes, international famous manufacturers Altera Corporation, Xilinx Inc. of field programmable logic devices also have launched a kind of single FPGA chip with millions of gates, making field-programmable device to raise to a new level of the degree of integration.when we Take a sweeping view of the field-programmable