Xilinx XCV2000

Отличный выбор! Xilinx XCV2000 — это классический представитель семейства Virtex® первого поколения, которое произвело революцию в отрасли программируемой логики в конце 1990-х. Это высокопроизводительная FPGA для своего времени.

Описание Xilinx XCV2000

XCV2000 — это FPGA, построенная на основе 0.22-микронной (220 нм) 5-уровневой металлизации CMOS-технологии. Она относится к первому поколению платформы Virtex, представленной в 1998 году. Ключевыми инновациями этого семейства были:

• Архитектура гибкой логики: Матрица конфигурируемых логических блоков (CLB).
• Иерархическая система соединений: Для обеспечения высокой производительности и гибкости маршрутизации.
• Встроенная блочная память (BlockRAM): Впервые в индустрии Xilinx интегрировала двупортовые блоки RAM (по 4 Кбит каждый) прямо в кристалл.
• Цифровые системы управления задержкой (DLL): Для управления тактовыми сигналами, устранения задержек и синхронизации.
• Поддержка различных стандартов ввода-вывода: (LVTTL, LVCMOS, PCI, GTL+ и др.).

Эта микросхема позиционировалась для сложных применений, таких как высокоскоростная коммуникация, сложная цифровая обработка сигналов и прототипирование ASIC.

Технические характеристики

• Логическая емкость: ~2 миллиона системных вентилей (System Gates). Важно: это оценочный маркетинговый параметр. Реальная емкость в терминах логических ячеек составляет 46 336 логических элементов (в каждом CLB содержится 2 среза по 2 LUT + триггер).
• Внутренняя память (BlockRAM): 160 Кбит (40 блоков по 4 Кбит каждый).
• Распределенная память (Distributed RAM): Может быть реализована с использованием ресурсов LUT.
• Количество выводов (I/O): Зависит от конкретного корпуса. Максимально доступное количество пользовательских I/O — 512.
• Тактовая частота: Максимальная внутренняя частота могла достигать 200 МГц и выше, в зависимости от дизайна. DLL позволяли работать с тактовыми частотами до 200 МГц.
• Напряжение питания:
  • Ядро (Vccint): 2.5 В
  • Ввод-вывод (Vcco): 3.3 В (программируемое, поддерживаются и другие стандарты).
• Техпроцесс: 0.22 мкм (220 нм).
• Архитектура: Основана на конфигурируемых логических блоках (CLB), состоящих из "срезов" (Slices) с 4-входными таблицами (LUT).

Парт-номера (Part Numbers)

Парт-номер Xilinx формируется по схеме: XCV2000 - <Количество выводов> <Тип корпуса> <Скоростная марка> <Температурный диапазон>.

Основные компоненты:

• Семейство: XCV2000
• Количество выводов: BG560 (560-выводный BGA), FG676 (676-выводный FineLine BGA), HQ240 (240-выводный HQFP) и др.
• Скоростная марка: -4, -5, -6 (где -4 — самая быстрая).
• Температурный диапазон: C (Commercial, 0°C to +85°C), I (Industrial, -40°C to +100°C), M (Military, -55°C to +125°C).

Примеры полных парт-номеров:

• XCV2000-6FG676C — 676-выводный BGA, скорость -6, коммерческий температурный диапазон.
• XCV2000-4BG560I — 560-выводный BGA, скорость -4, промышленный температурный диапазон.
• XCV2000E-6BG560C — Модель "E" (Enhanced, с улучшенными характеристиками).

Совместимые и альтернативные модели

В рамках семейства Virtex (прямые аналоги по емкости):

• XCV2000E (Enhanced): Улучшенная версия с более высокими производительностью и надежностью. Является прямой заменой (drop-in replacement) в большинстве случаев, но требует проверки даташитов.
• XCV2000EM: Версия для расширенного военного температурного диапазона.

Ближайшие по емкости модели в том же поколении (Virtex):

• XCV1000 (~1 млн вентилей) — менее емкая.
• XCV1500 (~1.5 млн вентилей) — промежуточная модель.
• XCV2600E (~2.5 млн вентилей) — более емкая.
• XCV3000 (~3 млн вентилей) — следующая ступень.

Совместимость с более новыми семействами (Миграция дизайна):

Прямой аппаратной совместимости (pin-to-pin) нет из-за смены архитектуры, напряжения питания и корпусов. Однако миграция дизайна на уровне HDL-кода возможна в более новые семейства. Для замены XCV2000 в новых проектах рассматривают:

• Последующие поколения Virtex: Virtex-II, Virtex-II Pro, Virtex-4, Virtex-5 и т.д. (емкость измеряется уже в CLB/LUT, а не в "вентилях").
• Современные аналоги по логическому объему: Для оценки можно использовать современные FPGA, например, из семейства Xilinx Artix-7 или Kintex-7, где несколько тысяч логических ячеек (Slices) могут обеспечить сопоставимую функциональность при значительно более высокой производительности, низком энергопотреблении и с большим объемом ресурсов (памяти, DSP, трансиверов).

Важная информация для современных разработчиков

1. Снята с производства (NRND или Obsolete): XCV2000 давно снята с производства. Приобретение возможно только на вторичном рынке (б/у, излишки).
2. Инструменты разработки: Для работы с ней требовалась старая версия ISE Foundation (версии 10.x и ранее). Современные Vivado ее не поддерживают.
3. Применение сегодня: Актуально только для поддержки и ремонта legacy-оборудования, где установлена эта микросхема. Для новых проектов выбор этой FPGA абсолютно нецелесообразен.

Вывод: Xilinx XCV2000 — это исторически важная и мощная для своего времени FPGA, ознаменовавшая переход к высокоплотным программируемым устройствам с интегрированной памятью. В настоящее время она представляет интерес primarily для инженеров, обслуживающих устаревшее оборудование.