Xilinx 100000

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для линейки FPGA Xilinx Virtex®-1000E (семейство Virtex-E), которая является одной из первых серий, достигших уровня логической сложности в 1 миллион вентилей.

Общее описание Xilinx Virtex-1000E

Xilinx Virtex®-1000E — это FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) из семейства Virtex-E, выпущенного в конце 1990-х — начале 2000-х годов. Это была революционная платформа для своего времени, предлагавшая беспрецедентную для FPGA логическую плотность, высокопроизводительную архитектуру и встроенные функции для синхронного проектирования.

Ключевые особенности и назначение:

• Высокая плотность: Позиционировалась как решение для сложных прототипирования ASIC, интеграции систем на кристалле (SoC) и высокопроизводительных применений в телекоммуникациях, сетевой обработке и вычислительной технике.
• Архитектура: Основана на гибкой матричной архитектуре с конфигурируемыми логическими блоками (CLB), окруженными программируемой маршрутизацией.
• Встроенные функции: Семейство Virtex-E ввело множество улучшений, таких как встроенные блоки памяти (SelectRAM™), DLL (цифровые петли задержки) для управления тактовыми сигналами и поддержка дифференциальных стандартов ввода-вывода (LVDS).
• Техпроцесс: 0.18 мкм (180 нм) с 6-слойной металлизацией.

Технические характеристики (типичные для Virtex-1000E)

В спецификациях Xilinx того времени плотность указывалась в "примерных эквивалентных вентилях". Показатель 1 000 000 вентилей является оценочным.

1. Логические ресурсы:

• Конфигурируемые логические блоки (CLB): Каждый CLB содержит 4 "среза" (slice), каждый из которых состоит из двух 4-входовых LUT (таблиц перекодировки) и двух триггеров.
• Количество CLB: Примерно 4,896 CLB (в зависимости от конкретной модификации).
• Эквивалентные логические вентили: ~1,000,000 (максимальная оценка для типичных проектов).

2. Встроенная память (SelectRAM):

• Блоки RAM (Block RAM): 32 блока с двойным портом (Dual-Port).
• Общий объем Block RAM: 131,072 бит (128 Kb).
• Распределенная RAM (Distributed RAM): Может быть сконфигурирована из LUT, добавляя десятки килобит памяти.

3. Тактовые ресурсы и управление:

• Глобальные тактовые буферы (BUFG): 4 первичных и 4 вторичных.
• Цифровые петли задержки (DLL): 4 DLL (по одной на каждый глобальный тактовый буфер) для устранения задержки тактового сигнала (clock deskew), умножения/деления частоты и управления фазами.

4. Ввод-вывод (I/O):

• Количество пользовательских I/O: До 512 линий (зависит от корпуса).
• Стандарты ввода-вывода: Поддержка широкого диапазона, включая LVTTL, LVCMOS (3.3V, 2.5V, 1.8V), PCI (33 MHz), GTL+, AGP, HSTL, SSTL и LVDS (низковольтная дифференциальная передача).
• Скорость работы I/O: Может работать на частотах свыше 200 МГц для многих стандартов.

5. Производительность:

• Внутренняя тактовая частота: В зависимости от сложности проекта, типичная рабочая частота могла достигать 100-150 МГц и выше для оптимизированных дизайнов.
• Задержка распространения сигнала: ~0.5 нс через LUT.

6. Технология и питание:

• Техпроцесс: 0.18 мкм (180 нм), 6 слоев металла.
• Напряжение ядра (Vccint): 1.8В (ключевая особенность Virtex-E по сравнению с предыдущими 2.5В семействами).
• Напряжение ввода-вывода (Vcco): Программируемое: 3.3В, 2.5В, 1.8В в зависимости от выбранного стандарта.
• Потребляемая мощность: Зависит от дизайна и частоты, но благодаря переходу на 1.8В была значительно снижена.

Парт-номера (Part Numbers) и корпуса

Парт-номер Xilinx формируется по схеме: XCVE[плотность]-[скорость][корпус][температура][качество]

• XCV = Xilinx Virtex
• E = Extended (семейство Virtex-E)
• 1000 = Плотность (1 млн вентилей)
• - — разделитель.

Примеры полных парт-номеров для Virtex-1000E:

1. XCV1000E-6FG680C
   • 6 — скоростная категория (относительная, где 6 — стандартная, 8 — медленнее, 4 — быстрее).
   • FG — тип корпуса (Fine-Pitch BGA).
   • 680 — количество выводов (680-pin).
   • C — температурный диапазон (Commercial: 0°C to +85°C). Варианты: I (Industrial: -40°C to +100°C), M (Military).
   • (В конце иногда добавляется -ES для Engineering Sample и т.д.)

Распространенные корпуса для XCV1000E:

• FG680 — 680-выводной BGA (наиболее распространенный для данного чипа).
• BG728 — 728-выводной BGA.
• HQ240 — 240-выводной PQFP (для меньшего числа I/O).

Совместимые и аналогичные модели

1. Внутри семейства Virtex-E (прямые аналоги по архитектуре):

• Меньшая плотность: XCV200E, XCV400E, XCV600E
• Большая плотность: XCV1600E, XCV2000E, XCV2600E, XCV3200E (до ~3.2 млн вентилей).

2. Предыдущее поколение (архитектурно схоже, но 2.5В ядро):

• Семейство Virtex (оригинальное): XCV1000 (без "E"). Имеет сходную логическую структуру, но другие электрические параметры и меньше BlockRAM.

3. Последующие поколения (более новые, с улучшенными характеристиками):

• Virtex-II: XC2V1000 — следующее поколение (0.15/0.12 мкм), введение цифровых блоков обработки сигналов (DSP), больше RAM, улучшенная маршрутизация.
• Virtex-II Pro: XC2VPX — добавлены встроенные процессорные ядра PowerPC и высокоскоростные сериализаторы/десериализаторы (RocketIO).
• Более поздние семейства (Virtex-4, 5, 6, 7 и т.д.): Обратно не совместимы на уровне битстрима, требуют полного перепроектирования, но являются эволюционным развитием. Современным функциональным аналогом по плотности (но не по архитектуре) могут считаться чипы начального уровня в сериях Artix-7 или Spartan-7.

4. Совместимость инструментов:

• Поддерживаемые версии ПО: Последним официальным ПО, поддерживающим Virtex-E, была ISE (Integrated Software Environment) от Xilinx. Рекомендуемая финальная версия — ISE 10.1 или ISE 14.7 (последняя выпущенная, имеет ограниченную поддержку старых семейств).
• Современные версии Vivado НЕ поддерживают семейства Virtex-E и более старые.

Важное примечание

Xilinx Virtex-1000E — это устаревший (Obsolete) продукт, снятый с производства много лет назад. Его можно найти только на вторичном рынке (б/у, снятые с списанного оборудования). При использовании в новых проектах необходимо учитывать:

1. Отсутствие официальной технической поддержки.
2. Сложность приобретения новых чипов.
3. Необходимость использования устаревшей версии ISE для разработки.
4. Более высокое энергопотребление и худшие характеристики по сравнению с современными FPGA даже начального уровня.

Эта информация предоставлена для исторической справки и поддержки проектов по обслуживанию унаследованного оборудования.