Altera Flex 10K Famille de dispositifs logiques programmables intégrés: une étape importante dans l'intégration du système programmable

I. Flex 10k Série Core Caractéristiques

Architecture synergique des tableaux intégrés et logiques

Tableau intégré (EAB): Composé de blocs de tableau intégrés (EAB), chaque EAB fournit 2 048 bits de RAM dédié, des fonctions de stockage de support telles que RAM, ROM, RAM à double port et FIFO. Il peut également implémenter des fonctions logiques complexes (par exemple, multiplicateurs 4 × 4, modules DSP). Un seul EAB peut contribuer 100 à 600 portes de logique sans occuper des ressources logiques à usage général.

Tableau logique: Composé de blocs de réseau logique (laboratoires), chaque laboratoire contient 8 éléments logiques (LES). Sur la base d'une table de recherche à 4 entrées (LUT) et d'une bascule programmable, les LES prennent en charge la logique générale telle que les compteurs et les additionnels. Les opérations arithmétiques à grande vitesse et la logique à haute teneur en fans sont obtenues grâce à des chaînes de transport dédiées et à des chaînes en cascade.

Haute densité et évolutivité

Le nombre de portes typiques varie de 10 000 à 250 000 (avec un nombre maximal de portes système de 310 000), prenant en charge l'intégration de la logique de contrôle simple aux systèmes multi-bus complexes.

La capacité de RAM maximale atteint 40 960 bits (20 EAB), qui peuvent être configurées de manière flexible en différentes largeurs telles que 256 × 8 et 512 × 4 pour répondre à différents besoins de tampon de données.

Compatibilité et fiabilité au niveau du système

Support multi-tension: Grâce à l'interface d'E / S Multivolt ™, il prend en charge les systèmes de tension mixte 2,5 V / 3,3 V / 5V. Les broches d'entrée tolérantes 5.0 V assurent la compatibilité avec les systèmes hérités.

Conformité PCI: Prend en charge la révision des spécifications du bus local PCI 2.2. Certains modèles (par exemple, EPF10K10A) ont des diodes de serrage PCI à traction PCI intégrées pour répondre aux spécifications PCI 3.3 V.

JTAG Boundary-Scan: Intègre les circuits JTAG standard IEEE 1149.1, en prenant en charge la programmation en système (ISP) et les tests de balayage limite sans occuper des ressources logiques.

Faible consommation d'énergie et configuration flexible

Le courant de veille aussi bas que 0,5 mA, adapté aux appareils alimentés par batterie; Prend en charge la reconfiguration en circuit (ICR) avec un temps de reconfiguration de moins de 320 ms pour les mises à jour de fonction en temps réel.

Prend en charge les technologies Clocklock ™ et ClockBoost ™: réalise la multiplication des Deskew et la multiplication par la fréquence par PLL, réduisant le retard d'horloge et améliorant les performances de synchronisation du système.

Ii Architecture de la série Flex 10K

L'architecture de Flex 10Kest conçu autour de la «modularité» et de la «prévisibilité» pour équilibrer les performances élevées et la configuration flexible:

Bloc de tableau intégré (EAB): Carrier central des fonctions complexes
EAB est un module clé pour le stockage à haute densité et la logique dédiée, avec les fonctionnalités suivantes:

Configuration flexible: Lorsqu'il est utilisé comme RAM, il prend en charge plusieurs largeurs de 256 × 8 à 2048 × 1; Plusieurs EAB peuvent être en cascade pour des capacités plus grandes (par exemple, deux EAB 256 × 8 forment une configuration 256 × 16). Lorsqu'il est utilisé comme module logique, il implémente la logique combinatoire à travers les LUT, avec une vitesse plus élevée que les LES à usage général.

Opération synchrone: Les registres d'entrée / sortie intégrés prennent en charge la lecture / écriture synchrone, simplifiant la conception de synchronisation et évitant les contraintes de temps de configuration / maintien de la RAM asynchrone.

Contrôle indépendant: Les signaux d'horloge et de lecture / écriture d'activation peuvent être configurés indépendamment, prenant en charge l'interaction des données entre différents domaines d'horloge.

Bloc de tableau logique (laboratoire) et élément logique (LE): Fondation de la logique à usage général

Structure de laboratoire: Chaque laboratoire contient 8 LES, interconnexions locales et signaux de contrôle, communiquant avec d'autres modules via l'interconnexion FastTrack ™. Le retard d'interconnexion local est prévisible (environ 0,6 ns).

Fonctions LE: Chaque LE comprend un LUT à 4 entrées, une bascule programmable et des chaînes de transport / cascade:

• Chaîne de transport: Fournit des chemins de transport rapides de moins de 0,2ns, implémentant efficacement les additionnels et les compteurs.
• Chaîne en cascade: Prend en charge une logique à large entrée (par exemple, décodage d'adresse 16 bits) avec un retard par étape aussi faible que 0,7 ns.
• Registre d'emballage: LUT et Flip-Flop peuvent être utilisés indépendamment pour améliorer l'utilisation des ressources.

Interconnexion rapide: transmission de signal prévisible
Les canaux d'interconnexion en ligne / colonne continue sont utilisés à la place du routage segmenté dans les FPGA pour assurer des retards de signal prévisibles:

Les interconnexions de ligne gèrent la communication entre les laboratoires / EAB dans la même ligne, tandis que les interconnexions des colonnes permettent la transmission de signals croisées.

Prend en charge les signaux d'horloge / claire mondiaux dédiés avec moins de 1,5 n, répondant aux besoins des conceptions synchrones à grande vitesse.

Élément d'E / S (IOE): Interface externe flexible
Chaque IOE contient un tampon d'E / S bidirectionnel et une bascule, support:

Contrôle de taux d'allumage de sortie programmable (pour réduire le bruit ou améliorer la vitesse).

Sortie à drain ouvert et émulation tri-étatique, compatible avec plusieurs normes d'interface.

Registres d'entrée / sortie indépendants avec un temps de configuration d'entrée aussi faible que 1,6 ns et un retard d'horloge à sortie de sortie aussi faible que 5,3 n.

Iii.Modèles de la série Flex 10K

La famille Flex 10KComprend plusieurs générations (par exemple, Flex 10K, Flex 10KA, Flex 10ke) avec des densités et des fonctionnalités variables. Voici les modèles les plus notables:

1. Série de base Flex 10K

Caractéristiques clés:

Blocs de tableau intégrés (EAB): Chaque EAB fournit 2 048 bits de RAM, configurable comme SRAM, ROM, FIFO ou Mémoire à double port10.

Interconnexion rapide: Canaux de routage continus pour un timing prévisible.

E / S multivolt: Prend en charge les entrées tolérantes en 5V (modèles Flex 10KA) pour la compatibilité vers l'arrière.

Conformité JTAG: SCAN BONDARY INTÉRACHÉ pour les tests au niveau du système.

2. Série Flex 10ke (améliorée)

Les modèles Flex 10ke (par exemple, EPF10K30E, EPF10K50) ont ajouté des fonctionnalités avancées pour les applications haute performance:

Clocklock PLL: Réduction de l'horloge et multiplication de fréquence activée.

Bélier à double port: Amélioration de la bande passante de mémoire pour les tâches à forte intensité de données.

Grades de vitesse: Variait de -1 (le plus rapide) à -3 (plus lent), avec des options comme -1x et -2x pour des cas d'utilisation spécifiques.

Packages: Disponible aux formats QFP, BGA et PGA, avec jusqu'à 672 broches (par exemple, EPF10K200).

Héritage et remplacement

Alors queLa série Flex 10Kest obsolète, son architecture a influencé plus tard des familles altera / Intel commeCycloneetStratix. Pour les applications modernes, les appareils équivalents comprennent:

Cyclone IV / V: Une puissance inférieure, une densité plus élevée et un support pour les interfaces plus récentes (par exemple, DDR3).

Stratix 10: Hybrides FPGA / SOC avec mémoire HBM et PCIe 4.0.

Iv.Série Flex 10KApplications

Télécommunications et équipement réseau

Cartes d'interface PCI: Tirer parti de la conformité PCI et de la prise en charge multi-tension pour implémenter les interfaces de bus PCI 66 MHz 64 bits, avec les EAB comme tampons de données et LES pour l'analyse du protocole.

Routeurs / commutateurs: Les tableaux de routage des stockages EABS, les LES implémentent la logique de transfert des paquets et la technologie Clocklock réduit la biais de l'horloge pour assurer la transmission de données à grande vitesse.

Contrôle industriel

Contrôleurs de mouvement: LES Implémentez les algorithmes PID, les données de trajectoire de mouvement EABS Store et les interfaces de capteur et d'actionneur de support d'E / S multiples.

Modules PLC: Utiliser la reconfiguration en circuit pour mettre à jour la logique de contrôle sur place, en s'adaptant à différents scénarios industriels.

Électronique grand public

Décors: Les EAB servent de tampons vidéo, les LES d'implémentation de la logique de décodage audio / vidéo et une faible consommation d'énergie convient aux environnements domestiques.

Compteurs intelligents: Les E / S multi-tensions sont compatibles avec les puces de mesure et les modules d'affichage, et JTAG prend en charge le débogage et les mises à niveau distants.

Électronique automobilePasserelles de véhicule: Intégrer les interfaces BUS CAN / LIN, les codes de défaut EABS Store, les modèles de protocole d'implémentation et les modèles à large température répondent aux exigences de qualité automobile.

V. Conclusion

Avec son architecture innovante "archite de logique intégrée", architecture ",La famille Flex 10KPionnier de l'intégration sur puce de la «logique à usage général + fonctions dédiées», jetant les bases de la conception SOPC. Ses performances de synchronisation prévisibles, ses méthodes de configuration flexibles et sa large compatibilité en font un choix idéal des prototypes de laboratoire à la production à grande échelle. Même à l'ère d'aujourd'hui du développement rapide de la technologie FPGA, le concept «système intégré programmable» lancé par Flex 10K continue d'influencer l'évolution des dispositifs logiques programmables. En tant que produit classique d'Altera, Flex 10K n'est pas seulement un appareil mais un symbole de la transformation de la logique programmable de la "logique auxiliaire" en "Core System". Son héritage technique continue de stimuler l'innovation et les percées dans la conception du système intégré.

FEX 10K SERIES Datasheet.pdf

FEX 10K SERIES Datasheet.pdf

Modèles de puces de série Flex 10K

EPF10K100ARI240-3N、EPF10K50BC356-4、EPF10K50VQI240-2N、EPF10K30ATC144-3N、EPF10K50VQC240-3

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 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 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 EPF10K10ATC144-2 、 EPF10K100AFC484-2N 、 EPF10K50VRC240-2 、 EPF10K20RC208-4N 、 EPF10K50VBI356-3 EPF10K20RC208-4 、 EPF10K10AQC208-3 、 EPF10K100ARC240-1N 、 EPF10K30AQI240-3N 、 EPF10K30RC240-4

EPF10K40RC208-3、EPF10K50RC240-3N、Epf10k10ti144-4、EPF10K30AQC208-3N、Epf10k30aqi208-3

EPF10K50VBI356-4N、EPF10K30AQC208-2、EPF10K100ARC240-3N、EPF10K70RC240-4N、EPF10K40RC240-4N

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

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