SIC
close
  • بيت
  • مدونة
  • عائلة الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة Altera FLEX 10K: علامة فارقة في تكامل النظام القابل للبرمجة
باعتبارها أول عائلة أجهزة منطقية قابلة للبرمجة (PLD) في الصناعة أطلقتها شركة Altera (التي أصبحت الآن جزءًا من مجموعة Intel Programmable Solutions Group)،سلسلة فليكس 10Kإعادة تعريف دور الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة في التكامل على مستوى النظام من خلال بنيتها المبتكرة "المصفوفة المضمنة + المصفوفة المنطقية". منذ إصدارها، أصبحت هذه العائلة جهازًا أساسيًا لتنفيذ "System-on-a-Programmable-Chip (SOPC)" في مجالات مثل الاتصالات والتحكم الصناعي والإلكترونيات الاستهلاكية، وذلك بفضل كثافتها العالية ومرونتها العالية واستهلاكها المنخفض للطاقة. ستقوم هذه المقالة بتحليل شامل للخصائص التقنية والتصميم المعماري ومعلمات الأداء وسيناريوهات التطبيق لعائلة FLEX 10K، مما يوضح أهميتها البارزة في مجال المنطق القابل للبرمجة.

I. الميزات الأساسية لسلسلة FLEX 10K

اختراقعائلة فليكس 10Kيكمن في التكامل السلس للوظائف المضمنة ومنطق الأغراض العامة، مع تلخيص ميزاته الأساسية على النحو التالي:

العمارة التآزرية للمصفوفات المضمنة والمنطقية

صفيف مضمن (EAB): تتكون من كتل مصفوفات مضمنة (EABs)، توفر كل EAB 2048 بت من ذاكرة الوصول العشوائي المخصصة، وتدعم وظائف التخزين مثل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وذاكرة القراءة فقط (ROM)، وذاكرة الوصول العشوائي ثنائية المنفذ، وFIFO. ويمكنه أيضًا تنفيذ وظائف منطقية معقدة (على سبيل المثال، مضاعفات 4 × 4 ووحدات DSP). يمكن لـ EAB واحد أن يساهم بـ 100-600 بوابة منطقية دون احتلال موارد منطقية للأغراض العامة.

المصفوفة المنطقية: تتكون من كتل مصفوفة منطقية (LABs)، وتحتوي كل LAB على 8 عناصر منطقية (LEs). استنادًا إلى جدول البحث (LUT) المكون من 4 مدخلات والتخبط القابل للبرمجة، تدعم LEs المنطق العام مثل العدادات والمضافات. يتم تحقيق العمليات الحسابية عالية السرعة والمنطق عالي المروحة من خلال سلاسل حمل مخصصة وسلاسل متتالية.

كثافة عالية وقابلية التوسع

يتراوح عدد البوابات النموذجية من 10.000 إلى 250.000 (مع حد أقصى لعدد بوابات النظام يصل إلى 310.000)، مما يدعم التكامل بدءًا من منطق التحكم البسيط وحتى أنظمة الحافلات المتعددة المعقدة.

تصل سعة ذاكرة الوصول العشوائي القصوى إلى 40,960 بت (20 EABs)، والتي يمكن تهيئتها بمرونة إلى عروض مختلفة مثل 256×8 و512×4 لتلبية احتياجات التخزين المؤقت المختلفة للبيانات.

التوافق والموثوقية على مستوى النظام

دعم متعدد الجهد: من خلال واجهة الإدخال/الإخراج MultiVolt™، فإنه يدعم أنظمة الجهد المختلط 2.5 فولت/3.3 فولت/5 فولت. تضمن دبابيس الإدخال المتسامحة 5.0 فولت التوافق مع الأنظمة القديمة.

الامتثال PCI: يدعم مراجعة مواصفات الناقل المحلي PCI 2.2. تحتوي بعض الطرز (على سبيل المثال، EPF10K10A) على صمامات ثنائية مدمجة لسحب PCI لتلبية مواصفات PCI 3.3V.

مسح حدود JTAG: يدمج دوائر IEEE 1149.1 JTAG القياسية، ويدعم البرمجة داخل النظام (ISP) واختبار مسح الحدود دون احتلال الموارد المنطقية.

استهلاك منخفض للطاقة وتكوين مرن

تيار الاستعداد منخفض يصل إلى 0.5 مللي أمبير، مناسب للأجهزة التي تعمل بالبطارية؛ يدعم إعادة التكوين داخل الدائرة (ICR) مع وقت إعادة تكوين أقل من 320 مللي ثانية لتحديثات الوظائف في الوقت الفعلي.

يدعم تقنيات ClockLock™ وClockBoost™: يحقق انحراف الساعة ومضاعفة التردد من خلال PLL، مما يقلل تأخير الساعة ويحسن أداء توقيت النظام.

ثانيا. بنية سلسلة FLEX 10K

بنية فليكس 10Kتم تصميمه حول "النمطية" و"إمكانية التنبؤ" لتحقيق التوازن بين الأداء العالي والتكوين المرن:

FLEX 10K series Architecture.png

كتلة المصفوفة المدمجة (EAB): الناقل الأساسي للوظائف المعقدة
EAB هي وحدة أساسية للتخزين عالي الكثافة والمنطق المخصص، مع الميزات التالية:

تكوين مرن: عند استخدامه كذاكرة وصول عشوائي (RAM)، فإنه يدعم عروضًا متعددة من 256×8 إلى 2048×1؛ يمكن تتالي وحدات EAB المتعددة للحصول على سعات أكبر (على سبيل المثال، تشكل اثنتين من EABs 256×8 تكوين 256×16). عند استخدامها كوحدة منطقية، فإنها تنفذ المنطق التوافقي من خلال جداول البحث (LUTs)، بسرعة أعلى من LEs للأغراض العامة.

عملية متزامنة: تدعم سجلات الإدخال / الإخراج المضمنة القراءة / الكتابة المتزامنة، وتبسيط تصميم التوقيت وتجنب قيود وقت الإعداد / الانتظار لذاكرة الوصول العشوائي غير المتزامنة.

السيطرة المستقلة: يمكن تكوين إشارات تمكين الساعة والقراءة/الكتابة بشكل مستقل، مما يدعم تفاعل البيانات بين مجالات الساعة المختلفة.

كتلة المصفوفة المنطقية (LAB) والعنصر المنطقي (LE): أساس منطق الأغراض العامة

هيكل المختبر: يحتوي كل LAB على 8 وحدات LE، ووصلات داخلية محلية، وإشارات تحكم، تتواصل مع الوحدات الأخرى من خلال FastTrack™ Interconnect. يمكن التنبؤ بتأخير الاتصال البيني المحلي (حوالي 0.6 نانو ثانية).

وظائف جنيه: يشتمل كل LE على جدول البحث (LUT) ذو 4 مدخلات، وقلاب قابل للبرمجة، وسلاسل حمل/تتالي:

  • حمل سلسلة: يوفر مسارات حمل سريعة أقل من 0.2ns، وتنفيذ الإضافات والعدادات بكفاءة.
  • سلسلة تتالي: يدعم منطق الإدخال الواسع (على سبيل المثال، فك تشفير عنوان 16 بت) مع تأخير لكل مرحلة يصل إلى 0.7 نانو ثانية.
  • تسجيل التعبئة: يمكن استخدام LUT وflip-flop بشكل مستقل لتحسين استخدام الموارد.

FastTrack Interconnect: نقل إشارة يمكن التنبؤ به
تُستخدم قنوات التوصيل البيني المستمرة للصفوف/الأعمدة بدلاً من التوجيه المجزأ في FPGAs لضمان تأخير الإشارة المتوقع:

تتعامل الوصلات البينية بين الصفوف مع الاتصال بين LABs/EABs في نفس الصف، بينما تتيح الوصلات البينية للأعمدة نقل الإشارة عبر الصفوف.

يدعم الساعة العالمية المخصصة/الإشارات الواضحة مع انحراف أقل من 1.5ns، مما يلبي احتياجات التصميمات المتزامنة عالية السرعة.

عنصر الإدخال/الإخراج (IOE): واجهة خارجية مرنة
يحتوي كل IOE على مخزن مؤقت للإدخال/الإخراج ثنائي الاتجاه وقلاب يدعم:

التحكم في معدل دوران الإخراج القابل للبرمجة (لتقليل الضوضاء أو تحسين السرعة).

مخرج مفتوح التصريف ومحاكاة ثلاثية الحالة، متوافق مع معايير الواجهة المتعددة.

سجلات الإدخال/الإخراج المستقلة مع وقت إعداد الإدخال يصل إلى 1.6ns وتأخير ساعة الإخراج إلى الإخراج منخفض يصل إلى 5.3ns.

ثالثا.موديلات سلسلة FLEX 10K

عائلة فليكس 10Kيتضمن أجيال متعددة (على سبيل المثال، FLEX 10K، FLEX 10KA، FLEX 10KE) بكثافات وميزات مختلفة. وفيما يلي أبرز النماذج:

1. سلسلة قاعدة فليكس 10K

نموذجالعناصر المنطقية (LEs)كتل الصفيف المضمنة (EABs)إجمالي بتات ذاكرة الوصول العشوائيالحد الأقصى لدبابيس الإدخال/الإخراج للمستخدمالبوابات النموذجية
EPF10K1057636,14415010.000
EPF10K201,152612,28818920.000
EPF10K301,728612,28824630.000
EPF10K402,304816,38418940.000
EPF10K5028801020,48031050.000
EPF10K703,744918,43235870.000
EPF10K1004,9921224,576406100.000
EPF10K130V6,6561632,768470130.000
EPF10K250A12,1602040,960470250.000

الميزات الرئيسية:

كتل الصفيف المضمنة (EABs): يوفر كل EAB 2048 بت من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، قابلة للتكوين كذاكرة SRAM أو ROM أو FIFO أو ذاكرة ثنائية المنفذ10.

ربط FastTrack: قنوات توجيه مستمرة لتوقيت يمكن التنبؤ به.

الإدخال/الإخراج متعدد الفولت: يدعم المدخلات المتسامحة 5 فولت (نماذج FLEX 10KA) للتوافق مع الإصدارات السابقة.

امتثال JTAG: فحص الحدود المدمج للاختبار على مستوى النظام.

2. سلسلة FLEX 10KE (المُحسّنة)

أضافت نماذج FLEX 10KE (على سبيل المثال، EPF10K30E، EPF10K50S) ميزات متقدمة للتطبيقات عالية الأداء:

كلوكلوك PLL: تقليل انحراف الساعة وتمكين مضاعفة التردد.

ذاكرة الوصول العشوائي ثنائية المنفذ: تحسين عرض النطاق الترددي للذاكرة للمهام كثيفة البيانات.

درجات السرعة: يتراوح من -1 (الأسرع) إلى -3 (أبطأ)، مع خيارات مثل -1X و-2X لحالات استخدام محددة.

الحزم: متوفر بتنسيقات QFP وBGA وPGA، مع ما يصل إلى 672 طرفًا (على سبيل المثال، EPF10K200S).

نموذججنيهEABsإجمالي بتات ذاكرة الوصول العشوائيدرجات السرعةالميزة الرئيسية
EPF10K30E1,728612,288-1، -2، -3كلوكلوك PLL
EPF10K50S28801020,480-1، -2، -3ذاكرة الوصول العشوائي ثنائية المنفذ
EPF10K100E4,9921224,576-1، -2، -3تحسين قابلية التوسع للإدخال/الإخراج
EPF10K130E6,6561632,768-1، -2، -3منطق عالي الكثافة
EPF10K200S9,8302449,152-1، -2، -3أكبر متغير FLEX 10KE

الإرث والاستبدال

بينماسلسلة فليكس 10Kلقد عفا عليه الزمن، وقد أثرت هندسته المعمارية على عائلات Altera/Intel اللاحقة مثلإعصاروستراتيكس. بالنسبة للتطبيقات الحديثة، تشمل الأجهزة المكافئة ما يلي:

الإعصار الرابع/الخامس: طاقة أقل وكثافة أعلى ودعم للواجهات الأحدث (مثل DDR3).

ستراتيكس 10: FPGA/SoC الهجينة مع ذاكرة HBM وPCIe 4.0.

رابعا.سلسلة فليكس 10Kالتطبيقات

التكامل العالي والمرونة التي يتمتع بها FLEX 10K تجعله الخيار المفضل في مجالات متعددة:

معدات الاتصالات والشبكات

بطاقات واجهة PCI: الاستفادة من توافق PCI والدعم متعدد الجهد لتنفيذ واجهات ناقل PCI بسرعة 66 ميجا هرتز 64 بت، مع EABs كمخزن مؤقت للبيانات وLEs لتحليل البروتوكول.

أجهزة التوجيه/المحولات: تقوم EABs بتخزين جداول التوجيه، وتقوم LEs بتنفيذ منطق إعادة توجيه الحزم، كما تعمل تقنية ClockLock على تقليل انحراف الساعة لضمان نقل البيانات بسرعة عالية.

التحكم الصناعي

وحدات تحكم الحركة: تنفذ LEs خوارزميات PID، وتخزن EABs بيانات مسار الحركة، وتدعم دبابيس الإدخال/الإخراج المتعددة واجهات المستشعر والمشغل.

وحدات PLC: الاستفادة من إعادة التكوين داخل الدائرة لتحديث منطق التحكم في الموقع، والتكيف مع السيناريوهات الصناعية المختلفة.

الالكترونيات الاستهلاكية

صناديق الاستقبال: تعمل وحدات EAB كمخازن مؤقتة للفيديو، وتقوم وحدات LE بتنفيذ منطق فك تشفير الصوت/الفيديو، كما أن استهلاك الطاقة المنخفض مناسب للبيئات المنزلية.

العدادات الذكية: الإدخال/الإخراج متعدد الجهد متوافق مع شرائح القياس ووحدات العرض، ويدعم JTAG تصحيح الأخطاء والترقيات عن بعد.

إلكترونيات السياراتبوابات داخل السيارة: دمج واجهات ناقل CAN/LIN، وأكواد أخطاء تخزين EABs، وتنفيذ LEs تحويل البروتوكول، وتلبي النماذج ذات درجات الحرارة الواسعة متطلبات فئة السيارات.

خامسا الاستنتاج

بفضل بنيتها المبتكرة "المصفوفة المضمنة + المصفوفة المنطقية"،عائلة فليكس 10Kكانت رائدة في التكامل على الرقاقة لـ "منطق الأغراض العامة + الوظائف المخصصة"، مما يضع الأساس لتصميم SOPC. إن أداء التوقيت الذي يمكن التنبؤ به وطرق التكوين المرنة والتوافق الواسع يجعله خيارًا مثاليًا بدءًا من النماذج الأولية المختبرية وحتى الإنتاج واسع النطاق. حتى في عصر التطور السريع لتكنولوجيا FPGA، يستمر مفهوم "النظام المدمج القابل للبرمجة" الرائد بواسطة FLEX 10K في التأثير على تطور الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة. باعتباره منتجًا كلاسيكيًا لشركة Altera، فإن FLEX 10K ليس مجرد جهاز ولكنه رمز لتحويل المنطق القابل للبرمجة من "المنطق المساعد" إلى "نظام أساسي". يستمر إرثها التقني في دفع عجلة الابتكار والاختراقات في تصميم الأنظمة المدمجة.

ورقة بيانات سلسلة FLEX 10K.pdf

ورقة بيانات سلسلة FLEX 10K.pdf

نماذج شرائح سلسلة FLEX 10K

EPF10K100ARI240-3NEPF10K50BC356-4EPF10K50VQI240-2NEPF10K30ATC144-3NEPF10K50VQC240-3

EPF10K30BC356-3،EPF10K30ABC356-2،EPF10K10ATC144-2N،EPF10K50VBC356-1،EPF10K50VBI356-4 EPF10K10QC208-4،EPF10K30AQI240-3،EPF10K100AFC484-2،EPF10K50RC240-4N،EPF10K50VRI240-3N EPF10K50RC240-3、EPF10K30RI208-4、EPF10K20RI208-4N、EPF10K30AQC208-1N、EPF10K10AQC208-2 EPF10K40RC240-4،EPF10K10ATI144-3N،EPF10K100ABC356-2،EPF10K30ATC144-2،EPF10K10ATC144-1 EPF10K50VRC240-2N، EPF10K20RC240-4، EPF10K70RC240-2N، EPF10K10LC84-4N، EPF10K70RC240-4 EPF10K10ATC100-2،EPF10K10TC144-3،EPF10K100ABI356-3N،EPF10K10TI144-4N،EPF10K50VBC356-4N EPF10K10ATC100-3N، EPF10K30RC240-4N، EPF10K70RC240-3N، EPF10K100ABC356-1N، EPF10K100ARI240-3 EPF10K20TC144-4N、EPF10K100ABI356-3、EPF10K50VQC240-1N、EPF10K50VBI356-3N、EPF10K30AQC240-3 EPF10K30RC240-3N、EPF10K30AFC256-2、EPF10K30AQC208-1、EPF10K50BC356-3、EPF10K50VQC240-2N EPF10K50VRC240-3N、EPF10K20RC240-3N、EPF10K30ATC144-1N、EPF10K40RC240-3、EPF10K30RC208-3N EPF10K10QI208-4N、EPF10K50VBC356-2N、EPF10K50VRI240-4N、EPF10K10ATI144-3、EPF10K100ABI356-2N EPF10K10AQC208-3N、EPF10K50VBC356-4、EPF10K10ATC100-3、EPF10K20RC240-3、EPF10K30ATC144-1 EPF10K10AQC208-1،EPF10K50VQC240-2،EPF10K100ABC356-3،EPF10K50RC240-4،EPF10K50RI240-4N EPF10K10QI208-4،EPF10K30RC208-3،EPF10K100ABC600-1،EPF10K50VRC240-1،EPF10K30AQC208-2N EPF10K10ATC144-2، EPF10K100AFC484-2N، EPF10K50VRC240-2، EPF10K20RC208-4N، EPF10K50VBI356-3 EPF10K20RC208-4،EPF10K10AQC208-3،EPF10K100ARC240-1N،EPF10K30AQI240-3N،EPF10K30RC240-4

EPF10K40RC208-3EPF10K50RC240-3NEPF10K10TI144-4EPF10K30AQC208-3NEPF10K30AQI208-3

EPF10K50VBI356-4NEPF10K30AQC208-2EPF10K100ARC240-3NEPF10K70RC240-4NEPF10K40RC240-4N

EPF10K30AQC240-2N、EPF10K50VRC240-1N 、EPF10K40RC208-4EPF10K30AFC256-3EPF10K100ARC240-2

إذا كنت تبحث عن نماذج في هذه السلسلة لمشروعك، فيرجى إرسال قائمة المواد الخاصة بك إلينا! نحن نقدم المشتريات الشاملة وأحدث الأسعار!


السابق:IC لمحرك LED: نظرة عامة شاملة
إن محرك LED IC عبارة عن دائرة متكاملة مصممة خصيصًا لتنظيم الطاقة الموردة إلى الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs)، مما يضمن تشغيلها ...
التالي:أفضل 10 شركات لتصنيع المكونات الإلكترونية في الصين
إن محرك LED IC عبارة عن دائرة متكاملة مصممة خصيصًا لتنظيم الطاقة الموردة إلى الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs)، مما يضمن تشغيلها ...
  • Daily average RFQ Volume

    2000+

    المتوسط ​​اليومي لحجم طلب عرض الأسعار

  • Standard Product Unit

    30,000,000

    وحدة المنتج القياسية

  • Worldwide Manufacturers

    2800+

    الشركات المصنعة في جميع أنحاء العالم

  • In-stock Warehouse

    15000 م2

    مستودع في المخزون