فيرتكس (FPGA)

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

تُعدّ Virtex العائلة الرائدة من منتجات FPGA التي تُطوّرها AMD حاليًا ، والتي كانت تُعرف سابقًا باسم Xilinx قبل استحواذ AMD عليها. [ 1 ] تشمل خطوط الإنتاج الحالية الأخرى Kintex (متوسطة المدى) وArtix (منخفضة التكلفة)، وتتضمن كلٌّ منها تكوينات ونماذج مُحسّنة لتطبيقات مختلفة. [ 2 ] بالإضافة إلى ذلك، تُقدّم AMD سلسلة Spartan منخفضة التكلفة، والتي لا تزال تُحدّث باستمرار وتقترب من مرحلة الإنتاج، وتستخدم نفس البنية الأساسية وتقنية التصنيع المستخدمة في أجهزة سلسلة 7 الأكبر حجمًا. [ 3 ]

تتم برمجة معالجات Virtex FPGAs عادةً بلغات وصف الأجهزة مثل VHDL أو Verilog ، باستخدام برامج الكمبيوتر Xilinx ISE أو Vivado . [ 4 ]

حظيت منتجات Xilinx FPGA بتقدير من EE Times وEDN وغيرهما لابتكارها وتأثيرها في السوق. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

بنيان

تعتمد سلسلة Virtex من معالجات FPGA على وحدات منطقية قابلة للتهيئة (CLBs)، حيث تعادل كل وحدة CLB عدة بوابات ASIC . [ 8 ] [ 9 ] تتكون كل وحدة CLB من عدة شرائح ، تختلف في بنيتها بين عائلات Virtex. [ 9 ]

تتضمن معالجات Virtex FPGA وحدة إدخال/إخراج للتحكم في منافذ الإدخال/الإخراج على شريحة Virtex، والتي تدعم مجموعة متنوعة من معايير الإشارة. [ 10 ] جميع المنافذ مضبوطة افتراضيًا على وضع "الإدخال" (مقاومة عالية). تُجمّع منافذ الإدخال/الإخراج في مجموعات، حيث تدعم كل مجموعة جهدًا مختلفًا. [ 10 ]

بالإضافة إلى منطق FPGA القابل للتكوين، تتضمن معالجات Virtex FPGA أجهزة ذات وظائف ثابتة للمضاعفات ، والذاكرات، ونوى المعالجات الدقيقة، ومنطق FIFO و ECC ، ووحدات DSP ، ووحدات تحكم PCI Express ، ووحدات MAC لشبكة Ethernet ، وأجهزة الإرسال والاستقبال التسلسلية عالية السرعة . [ 11 ] [ 12 ]

تتوفر بعض أفراد عائلة Virtex (مثل Virtex-5QX) في عبوات مقاومة للإشعاع لتطبيقات الفضاء الخارجي. [ 13 ]

العائلات

فيرتكس-إي

طُرحت عائلة Virtex-E في سبتمبر 1999 بتقنية تصنيع 180 نانومتر .  [ 14 ] تتضمن Virtex-E جهاز بوابة نظامية بسعة مليوني بوابة، وتدعم ضعف كثافة البوابات النظامية، وتتمتع بأداء إدخال/إخراج أعلى بنسبة 50% من معالجات Virtex FPGA الأصلية. [ 14 ] [ 15 ]

فيرتكس-2

أطلقت شركة زيلينكس عائلة Virtex-II في يناير 2001  بتقنية تصنيع 150 نانومتر، [ 14 ] وعائلة Virtex-II Pro في مارس 2002  بتقنية تصنيع 90 نانومتر. [ 16 ] تُعتبر عائلتا Virtex-II و Virtex-II Pro من الأجهزة القديمة، ولا يُنصح باستخدامهما في التصاميم الجديدة، على الرغم من أن زيلينكس لا تزال تُنتجهما للتصاميم الحالية.

فيرتكس-4

مجموعة من رقائق Virtex 4 على لوحة دوائر مطبوعة

تعتبر عائلة Virtex -4 أجهزة قديمة، ولا يُنصح باستخدامها في التصميمات الجديدة، على الرغم من أنها لا تزال تُنتج بواسطة Xilinx للتصميمات الحالية.

طُرحت عائلة Virtex-4 في يونيو 2004  بتقنية تصنيع 90 نانومتر. [ 17 ] [ 18 ] استُخدمت معالجات Virtex-4 FPGA في تجربة ALICE (تجربة مصادم الأيونات الكبير) في مختبر CERN الأوروبي على الحدود الفرنسية السويسرية لرسم خرائط مسارات آلاف الجسيمات دون الذرية وفصلها . [ 19 ]

فيرتكس-5

طُرحت عائلة Virtex-5 في مايو 2006 بتقنية تصنيع 65 نانومتر .  [ 20 ] صُممت Virtex-5 LX وLXT للتطبيقات التي تتطلب معالجة منطقية مكثفة، بينما صُممت Virtex-5 SXT لتطبيقات معالجة الإشارات الرقمية (DSP). [ 21 ] مع Virtex-5، غيّرت Xilinx بنية المنطق من جداول بحث (LUTs) ذات أربعة مداخل إلى جداول بحث ذات ستة مداخل. مع ازدياد تعقيد وظائف المنطق التوافقي المطلوبة في تصميمات الأنظمة على رقاقة (SoC)، أصبحت نسبة المسارات التوافقية التي تتطلب جداول بحث متعددة ذات أربعة مداخل عائقًا أمام الأداء والتوجيه. مثّل جدول البحث الجديد ذو الستة مداخل حلاً وسطًا بين تحسين معالجة الوظائف التوافقية المتزايدة التعقيد، على حساب تقليل العدد الإجمالي لجداول البحث لكل جهاز. سلسلة Virtex-5 هي  تصميم 65 نانومتر مصنّع  بتقنية تصنيع ثلاثية الأكسيد بجهد 1.0 فولت. [ 22 ] [ 23 ]

فيرتكس-6

شريحة Virtex-6

تم طرح عائلة Virtex-6 في فبراير 2009 بتقنية تصنيع 40 نانومتر للأنظمة  الإلكترونية كثيفة الحوسبة، [ 24 ] وتدعي الشركة أنها تستهلك طاقة أقل بنسبة 15% وتتمتع بأداء أفضل بنسبة 15% مقارنةً بمعالجات  FPGA المنافسة المصنعة بتقنية 40 نانومتر. [ 25 ]

فيرتكس-7

طُرحت عائلة Virtex-7 في يونيو 2010 بتقنية تصنيع 28 نانومتر ،  [ 26 ] ويُذكر أنها تُحقق تحسينًا في أداء النظام بمقدار الضعف مع استهلاك طاقة أقل بنسبة 50% مقارنةً بأجهزة Virtex-6 من الجيل السابق. [ 27 ] إضافةً إلى ذلك، تُضاعف Virtex-7 عرض نطاق الذاكرة مقارنةً بأجهزة Virtex FPGA من الجيل السابق، حيث تصل  سرعة واجهة الذاكرة إلى 1866 ميجابت/ثانية، وتضم أكثر من مليوني خلية منطقية. [ 28 ] [ 29 ]

فيرتكس-7 (ثلاثي الأبعاد)

في عام 2011، بدأت شركة Xilinx بشحن عينات من معالج Virtex-7 2000T FPGA، الذي يجمع أربعة معالجات FPGA أصغر في حزمة واحدة عن طريق وضعها على لوحة توصيل سيليكونية خاصة (تُسمى الموصل البيني) لتوفير 6.8 مليار ترانزستور في شريحة واحدة كبيرة. يوفر الموصل البيني 10000 مسار بيانات بين معالجات FPGA الفردية  - أي ما يقارب 10 إلى 100 ضعف ما هو متاح عادةً على اللوحة  - لإنشاء معالج FPGA واحد. [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] في عام 2012، وباستخدام نفس تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، طرحت Xilinx الشحنات الأولية من معالج Virtex-7 H580T FPGA، وهو جهاز غير متجانس، سُمي بذلك لأنه يتكون من شريحتين FPGA وشريحة إرسال واستقبال ثمانية القنوات بسرعة 28  جيجابت/ثانية في نفس الحزمة. [ 33 ]

مع طرح شركة Xilinx لمعالجات FPGA ثلاثية الأبعاد عالية السعة، بما في ذلك منتجات Virtex-7 2000T وVirtex-7 H580T، بدأت هذه الأجهزة تتجاوز قدرة برامج التصميم الخاصة بشركة Xilinx، مما دفع الشركة إلى إعادة تصميم مجموعة أدواتها بالكامل. وكانت النتيجة طرح مجموعة أدوات تصميم Vivado ، التي تُقلل الوقت اللازم لتصميم الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة ووحدات الإدخال/الإخراج، وتُسرّع عملية تكامل الأنظمة وتنفيذها مقارنةً بالبرامج السابقة. [ 4 ] [ 34 ]

فيرتكس ألتراسكيل

طُرحت عائلة Virtex UltraScale في مايو 2014 بتقنية تصنيع 20 نانومتر .  [ 35 ] [ 36 ] تُعدّ UltraScale وحدة "FPGA ثلاثية الأبعاد" تحتوي على ما يصل إلى 4.4 مليون خلية منطقية، وتستهلك طاقة أقل بنسبة تصل إلى 45% مقارنةً بالأجيال السابقة، وتكلفة مكونات أقل بنسبة تصل إلى 50%. [ 37 ]

Virtex UltraScale+

تم طرح عائلة Virtex UltraScale+ في يناير 2016 بتقنية تصنيع 16  نانومتر. [ 38 ]

نظام على شريحة

جهاز Virtex-II Pro

تستهدف عائلات معالجات FPGA من طراز Virtex-II Pro و Virtex-4 و Virtex-5 و Virtex-6، والتي تتضمن ما يصل إلى نواتين مدمجتين من نوع IBM PowerPC ، احتياجات مصممي أنظمة على شريحة (SoC). [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 15 مايو 2017" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  2. ↑ DSP-FPGA.com. منتجات Xilinx FPGA مؤرشفة بتاريخ 11 أكتوبر 2020 في Wayback Machine . أبريل 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يونيو 2010.
  3. ↑ بيان صحفي من الشركة. " شركة Xilinx تعلن عن عائلة Spartan-7 FPGA. مؤرشف بتاريخ 16 فبراير 2016 في Wayback Machine ." 19 نوفمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 فبراير 2015.
  4. 1 2 برايان بيلي، مجلة EE Times. " الجيل الثاني لبرمجيات FPGA ". 25 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه في 21 ديسمبر 2012.
  5. ↑ مجلة EE Times، " جائزة EE Times ACE لعام 2010 للابتكار في التصميم، مؤرشفة بتاريخ 14-06-2010 في Wayback Machine ". 27 أبريل 2010. تم الاطلاع عليها بتاريخ 17 يونيو 2010.
  6. ↑ EDN، " أفضل 100 منتج لعام 2007 من EDN: الدوائر المتكاملة الرقمية والذاكرة والقابلة للبرمجة، مؤرشفة في 3 أبريل 2012 على موقع Wayback Machine ". 14 ديسمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 17 يونيو 2010.
  7. ↑ EDN، " أفضل 100 منتج إلكتروني لعام 2009، مؤرشف في 3 أبريل 2012 على موقع Wayback Machine ". 15 ديسمبر 2009. تم الاطلاع عليه في 15 يونيو 2010.
  8. ↑ المنطق القابل للبرمجة الميدانية وتطبيقاته ، سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا، 21 أغسطس 2002
  9. 1 2 دليل أنظمة معالجة الإشارات - المجلد 2 ، سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا، 20 يونيو 2013
  10. 1 2 الأجهزة المشفرة والأنظمة المدمجة ، سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا، 2 سبتمبر 2003
  11. ↑ رون ويلسون، EDN. " مقدمات Xilinx FPGA تشير إلى حقائق جديدة. مؤرشف في 25 مايو 2011 في Wayback Machine ." 2 فبراير 2009. تم الاسترجاع في 10 يونيو 2010.
  12. ↑ التصميم وإعادة الاستخدام. " عائلة Xilinx Virtex-6 FPGA الجديدة مصممة لتلبية الطلب المتزايد على أنظمة ذات نطاق ترددي أعلى واستهلاك طاقة أقل ." 2 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه في 10 يونيو 2010.
  13. ↑ دون كلارك، صحيفة وول ستريت جورنال . " شركة زيلينكس تقول إن رقائقها الجديدة بارعة في تحمل إشعاع الفضاء ". 19 يوليو 2010. تم الاطلاع عليه في 10 أغسطس 2010.
  14. 1 2 3 "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 12 يونيو 2001" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  15. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 4 يونيو 2004" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  16. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 17 يونيو 2002" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  17. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 1 يونيو 2005" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  18. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 8-K، التقرير الحالي، تاريخ الإيداع 21 أكتوبر 2004" (ملف PDF) . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  19. ↑ مجلة إكسيل، " علماء سيرن يستخدمون معالجات Virtex-4 FPGAs لأبحاث الانفجار العظيم ، مؤرشفة في 27 مارس 2009 على موقع Wayback Machine ". يوليو 2008. تم الاطلاع عليها في 28 يناير 2009.
  20. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 8-K، التقرير الحالي، تاريخ الإيداع 26 يوليو 2006" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  21. ↑ DSP DesignLine. " تحليل: شركة Xilinx تُطلق Virtex-5 FXT، وتُوسّع نطاق SXT. مؤرشف بتاريخ 11 أكتوبر 2020 في Wayback Machine ." 13 يونيو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2008.
  22. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 31 مايو 2006" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  23. ↑ شركة ناشيونال إنسترومنتس. " مزايا معالج Xilinx Virtex-5 FPGA ". 17 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه في 29 يونيو 2010.
  24. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 1 يونيو 2009" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  25. ↑ بيان صحفي من الشركة. " عائلة Xilinx Virtex-6 FPGA الجديدة مصممة لتلبية الطلب المتزايد على أنظمة ذات نطاق ترددي أعلى واستهلاك طاقة أقل ." 2 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه في 2 فبراير 2009.
  26. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 31 مايو 2011" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  27. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 8-K، التقرير الحالي، تاريخ الإيداع 21 يوليو 2010" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  28. ↑ إي إي تايمز. " شركة زيلينكس تعلن عن عائلة معالجات سبارتان-7 FPGA. مؤرشف بتاريخ 16 فبراير 2016 في أرشيف الإنترنت ." 19 نوفمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 فبراير 2015.
  29. ↑ كيفن موريس، مجلة FPGA. " Veni! Vidi! Virtex! (وKintex وArtix أيضًا) مؤرشف في 23 نوفمبر 2010 على Wayback Machine ." 21 يونيو 2010. تم الاسترجاع في 23 سبتمبر 2010.
  30. ↑ دون كلارك، صحيفة وول ستريت جورنال. " زيلينكس تقول إن أربع رقائق تعمل كعملاق واحد ". 25 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه في 18 نوفمبر 2011.
  31. ↑ كلايف ماكسفيلد، مجلة EETimes. " شركة Xilinx تُعلن عن أعلى سعة لمعالج FPGA في العالم ". 25 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2011.
  32. ↑ ديفيد مانرز، مجلة إلكترونيكس ويكلي. " شركة زيلينكس تطلق شريحة FPGA سيليكونية مكدسة ببوابات ASIC بحجم 20 مليون بوابة ." 25 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2011.
  33. ↑ أخبار المنتجات الإلكترونية. " مقابلة مع موشيه غافرييلوف، الرئيس التنفيذي لشركة زيلينكس. مؤرشفة بتاريخ 12 يونيو 2018 في أرشيف الإنترنت ." 15 مايو 2012. تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 يونيو 2012.
  34. ↑ EDN. " مجموعة أدوات تصميم Vivado تُسرّع عملية دمج الأنظمة القابلة للبرمجة وتنفيذها بما يصل إلى 4 أضعاف ." 15 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 3 يناير 2013.
  35. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 13 مايو 2015" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  36. ↑ http://forums.xilinx.com/t5/Xcell-Daily-Blog/Xilinx-ships-first-20nm-Virtex-UltraScale-FPGA-Why-this-matters/ba-p/458488 مؤرشف بتاريخ ٢١ يوليو ٢٠١٥ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)
  37. ↑ Virtex UltraScale ، Xilinx
  38. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 17 مايو 2016" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  39. ↑ ورقة بيانات Virtex-II Pro
  40. ↑ نظرة عامة على عائلة Virtex-4
  41. ↑ ريتشارد ويلسون، ElectronicsWeekly.com، " شركة Xilinx تعيد تموضع معالجات FPGA من خلال نقلها إلى نظام على شريحة (SoC) ". 2 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه في 2 فبراير 2009.

مصنعي FPGA البديلين