Ist Xilinx die Antwort auf Ihre FPGA-Anforderungen?

Einführung: Ein tiefer Einblick in Xilinx und die Welt der FPGAs

Xilinx, Inc.Das 1984 gegründete Unternehmen mit Hauptsitz in den Vereinigten Staaten ist ein weltweit führendes Unternehmen Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) und andere programmierbare Logikgeräte. Das Unternehmen leistete Pionierarbeit in der FPGA-Branche und brachte 1985 sein erstes kommerzielles Produkt auf den Markt. Im Laufe der Jahre hat Xilinx kontinuierlich Innovationen hervorgebracht und mit der Veröffentlichung seines Produkts Architektur- und Leistungsbarrieren durchbrochen Virtex® FPGA-Serie im Jahr 1994 und das 28-nm-Zynq®-Geräte im Jahr 2012. Diese Geräte waren die ersten ihrer Art, die Anwendungsprozessoren unterstützten und ein komplettes System on Chip (SoC) mit Cache, Speichercontrollern, Peripheriegeräten, FPGA-Logik, DSP-Modulen und SerDes-Modulen umfassten.

Der Zynq-SoC der zweiten Generation von Xilinx, bekannt als Heterogener MPSoC, wurde 2017 eingeführt und fügt neue Verarbeitungs-Engines hinzu, die darauf abzielen, komplexe Systemverarbeitungsanforderungen zu optimieren. Im Jahr 2018 wurde das Unternehmen gegründet Alveo™ Rechenzentrumsbeschleunigerkarten, was die Entwicklung und Bereitstellung der FPGA-Beschleunigung für Rechenzentren vereinfacht. Im Jahr 2019 stellte Xilinx seine vor Adaptive Compute Acceleration Platform (ACAP) namens Versal, das mehrere domänenspezifische Architekturen (DSAs) und Computerstrukturen unterstützt.

Das Unternehmen entwickelt, produziert und vertreibt eine breite Palette fortschrittlicher integrierter Schaltkreise, Software-Design-Tools und vordefinierter IP-Cores auf Systemebene. Mit einem Marktanteil von über 50% und Jahresumsatz von $1,91 Milliarden im Jahr 2008, Xilinx ist die Lösung der Wahl für programmierbare Logiklösungen weltweit. Ihre preisgekrönten Produkte, darunter Siliziumchips, Software, IP, Entwicklungsplatinen und Starterkits, ermöglichen Designern die Bereitstellung von Anwendungen für verschiedene Endmärkte, darunter Luft- und Raumfahrt/Verteidigung, Automobil, Verbraucher, Industrie und drahtgebundene/drahtlose Kommunikation Andere.

Xilinx bietet umfassende und vielfältige Produktlinien im Bereich FPGA-Geräte an Prozesstechnologien von 45 nm bis 16 nm. Egal, ob Sie auf der Suche nach Spitzenleistung, ausgewogenen Mittelklasseprodukten oder kostengünstigen Low-End-Lösungen sind, Xilinx hat für jeden etwas zu bieten.

Das Unternehmen verfügt über bedeutende Betriebsstätten in Colorado, Irland, Japan und Singapur. Das Unternehmen ging 1990 an der NASDAQ (NASDAQ: XLNX) an die Börse und verfügt seitdem über einen gesunden operativen Cashflow. Im Geschäftsjahr 2008 entfielen die Umsätze des Unternehmens auf die Region Asien-Pazifik 29% des weltweiten Gesamtumsatzes.

Xilinx® 7-Serie: Eine eingehende Analyse

Der Xilinx® 7-Serie stellt ein vielseitiges und umfassendes Sortiment an feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs) dar, die jeweils darauf ausgelegt sind, spezifische Anforderungen in verschiedenen Anwendungen zu erfüllen. Ziel dieses Abschnitts ist es, eine ausführliche Analyse dieser speziellen Serie bereitzustellen und sich dabei auf ihre technischen Spezifikationen, Funktionen und Anwendungen zu konzentrieren.

Virtex-7-Serie: Der Gipfel der Leistung

Die Virtex-7-Serie ist ein Beweis für Hochleistungsrechnen in der FPGA-Landschaft. Diese Serie ist für höchste Systemleistung und -kapazität optimiert und bietet eine zweifache Verbesserung der Systemleistung. Durch die Nutzung der Stacked Silicon Interconnect (SSI)-Technologie stellt die Virtex-7-Serie den Gipfel der FPGA-Fähigkeiten dar.

Wichtige technische Merkmale

• Modellnummern: XC7V585T, XC7V2000T, XC7VX330T, XC7VX415T, XC7VX485T, XC7VX550T, XC7VX690T, XC7VX980T, XC7VX1140T, XC7VH580T, XC7VH870T
• Fortschrittliche SSI-Technologie: Ermöglicht überlegene Leistung und Systemintegration.
• Umfassende Multi-Node-Produktpalette: Deckt 45-nm-16-nm-Prozessknoten ab.

Anwendungen

• Benutzerdefinierte Auslösung
• Hardware-getaktete Testsequenzierung
• Medizinische Bildgebung
• Umfangreiche physische Kontrolle und Überwachung
• Ultrabreitbandkommunikation und Radar

Ausführliche Informationen zu den technischen Vorteilen der Virtex-7-Serie finden Sie im offiziellen Seite zur Xilinx Virtex-7-Serie und das Spezifikationsdokument.

Zynq-7-Serie: Die Fusion von Verarbeitung und Logik

Die Zynq-7-Serie ist eine bahnbrechende Familie von FPGAs, die die Vielseitigkeit programmierbarer Logik mit der Leistung eines ARM-basierten Prozessors in einem einzigen Chip vereint. Diese einzigartige Fusion ermöglicht die Entwicklung hochintegrierter Hochleistungssysteme für ein breites Anwendungsspektrum, von eingebetteten Systemen bis hin zu Rechenzentren.

Wichtige technische Merkmale

Modellnummern:

• Zynq 7000S: XC7Z007S, XC7Z012S, XC7Z014S
• Zynq 7000: XC7Z010, XC7Z015, XC7Z020, XC7Z030, XC7Z035, XC7Z045, XC7Z100

Integrierter ARM-basierter Prozessor: Ermöglicht eine nahtlose Software-Hardware-Interaktion.

Hohe I/O-Flexibilität: Unterstützt eine Vielzahl von Peripherieschnittstellen und eignet sich daher ideal für eingebettete Systeme.

Erweiterte Sicherheitsfunktionen: Beinhaltet sicheren Start, verschlüsselte Bitströme und Manipulationserkennung.

Anwendungen

• Eingebettete Systeme
• Industrielle Automatisierung
• Medizinische Geräte
• Daten Center
• Netzwerkausrüstung

Für ein umfassenderes Verständnis der Zynq-7-Serie können Sie sich auf die beziehen offizielle Seite der Xilinx Zynq-7-Serie und das Spezifikationsdokument.

Kintex-7-Serie: Überbrückung der Lücke zwischen Leistung und Erschwinglichkeit

Die Kintex-7-Serie revolutioniert den FPGA-Markt und bietet eine beispiellose Mischung aus Leistung, Energieeffizienz und Kosteneffizienz. Diese Serie wurde mit einem 28-nm-Prozess entwickelt und ist auf Anwendungen zugeschnitten, die hohe DSP-Verhältnisse und Unterstützung für Mainstream-Standards wie PCIe® Gen3 und 10 Gigabit Ethernet erfordern.

Wichtige technische Merkmale

Modellnummern: XC7K70T, XC7K160T, XC7K325T, XC7K355T, XC7K410T, XC7K420T, XC7K480T

• Vielseitigkeit im Design: Egal, ob Sie an 3G/4G-Wireless-Anwendungen, Flachbildschirmen oder Video-over-IP-Lösungen arbeiten, mit der Kintex-7-Serie sind Sie bestens gerüstet.
• DSP-reiche Architektur: Ideal für Anwendungen, die eine intensive digitale Signalverarbeitung erfordern, wie z. B. medizinische Bildgebungs- oder Radarsysteme.
• Unterstützung gängiger Standards: Mit nativer Unterstützung für PCIe® Gen3 und 10 Gigabit Ethernet ist diese Serie bereit für die Zukunft der Konnektivität.
• Kostenoptimierte Verpackung: Die Serie bietet eine Reihe kostengünstiger Verpackungsoptionen und ist somit für verschiedene Projektbudgets zugänglich.

Anwendungen

• Drahtlose Kommunikationssysteme der nächsten Generation
• Hochauflösende Display-Technologien
• Fortschrittliche Netzwerklösungen
• Videoverarbeitung in Echtzeit
• Modernste Industrieautomation

Für ein detaillierteres Verständnis der Kintex-7-Serie lesen Sie bitte die offizielle Seite der Xilinx Kintex-7-Serie und das Spezifikationsdokument.

Artix-7-Serie: Die ideale Wahl für kostensensible Anwendungen

Die Artix-7-Serie wurde für kostensensible Anwendungen entwickelt und bietet eine Mischung aus geringem Stromverbrauch und leistungsstarken Logik- und I/O-Funktionen. Dies macht es zur idealen Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Automobil- und Industrieindustrie bis hin zur Unterhaltungselektronik.

Wichtigste technische Merkmale:

• Modellnummern: XC7A12T, XC7A15T, XC7A25T, XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T, XC7A100T, XC7A200T
• Energieeffizient: Speziell für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch optimiert, was es zu einer nachhaltigen Wahl macht.
• Hochleistungslogik: Ausgestattet mit Hochgeschwindigkeits-Logikgattern, die komplexe Berechnungen und Systemfunktionen ermöglichen.
• Flexible I/O: Unterstützt eine Vielzahl von I/O-Standards und bietet so eine größere Flexibilität beim Systemdesign.
• Integrierter Speicher: Kommt mit integriertem Block-RAM und UltraRAM und bietet ausreichend Speicher für datenintensive Aufgaben.

Anwendungen:

• Kfz-Steuerungssysteme
• Industrielle Automatisierung
• Video- und Bildbearbeitung
• Unterhaltungselektronik
• Netzwerkausrüstung

Für ein umfassenderes Verständnis der Artix-7-Serie können Sie sich auf die beziehen offizielle Seite der Xilinx Artix-7-Serie und das Spezifikationsdokument.

Spartan-7-Serie: Die Lösung für kostensensible Anwendungen

Die Spartan-7-Serie ist das neueste Juwel im kostenoptimierten Portfolio von Xilinx und bietet eine ausgewogene Mischung aus Leistung, Leistung und Preis. Diese Geräte eignen sich besonders gut für kostensensible Anwendungen, die dennoch eine hohe Leistung und einen geringen Stromverbrauch erfordern.

Wichtige technische Merkmale

• Modellnummern: XC7S15-1FTGB196C, XC7S15-2CSGA225I, XC7S25-1CSGA225I, XC7S75-2FGGA484C, XC7S75-1FGGA676I, XC7S100-L1FGGA676I, XC7S100-2FGGA676I
• Vielseitigkeit in der Konnektivität: Ideal für Anwendungen, die eine Vielzahl von I/O-Optionen erfordern, ohne Kompromisse bei der Pin-Anzahl einzugehen.
• Sicherheitsmaßnahmen: Verfügt über integrierte Sicherheitsfunktionen, die Datenintegrität und sichere Startoptionen gewährleisten.
• Effizienz in der Leistung: Entwickelt, um seine Vorgänger zu übertreffen, und bietet einen 30%-Geschwindigkeitsvorteil gegenüber 45-nm-Geräten.

Anwendungen

• Industrielles IoT: Perfekt für die Aggregation von Sensordaten und Echtzeitanalysen.
• Unterhaltungselektronik: Ideal für Wearables und Smart-Home-Geräte.
• Automobilsysteme: Geeignet für Unterhaltungssysteme im Auto und fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS).

Weitere Informationen zur Spartan-7-Serie finden Sie im offizielle Seite der Xilinx Spartan-7-Serie und das Spezifikationsdokument.

Xilinx® 6-Serie: Eine umfassende Erkundung

Die Xilinx® 6-Serie umfasst eine vielfältige und robuste Reihe feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGAs), die jeweils auf bestimmte Anforderungen in einer Vielzahl von Anwendungen zugeschnitten sind. Dieser Abschnitt widmet sich einer gründlichen Untersuchung der 6er-Serie und beleuchtet ihre technischen Eigenschaften, einzigartigen Funktionen und möglichen Anwendungsfälle.

Virtex-6-Serie: Das Arbeitstier des Hochleistungsrechnens

Die Virtex-6-Serie wurde für Anwendungen entwickelt, die hohe Rechenkapazitäten und überlegene Bandbreite erfordern. Diese FPGAs basieren auf einer 40-nm-Prozesstechnologie und bieten eine Mischung aus Hochgeschwindigkeits-Transceivern, fortschrittlichem Energiemanagement und Logikzellen mit hoher Dichte.

Wichtige technische Merkmale

• Modellnummern: XC6VLX75T, XC6VLX130T, XC6VLX195T, XC6VLX240T, XC6VLX365T, XC6VLX550T, XC6VLX760, XC6VSX315T, XC6VSX475T
• Hochgeschwindigkeits-Transceiver: Unterstützt bis zu 36,8 Gbit/s und ermöglicht so schnelle Datenübertragungen.
• Energieverwaltung: Erweiterte Energiesparfunktionen, einschließlich dynamischer Leistungssteuerung und Spannungsskalierung.
• Logikdichte: Bis zu 760.000 Logikzellen bieten ausreichend Platz für komplexe Designs.

Anwendungen

• Hochfrequenzhandelsplattformen
• Datenanalyse-Engines
• Fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS)
• Videokodierung und -dekodierung

Ein umfassendes Verständnis der Virtex-6-Serie finden Sie im offizielle Seite der Xilinx Virtex-6-Serie und das Spezifikationsdokument.

Spartan-6-Serie: Maßgeschneidert für vielseitige Anwendungen

Die Spartan-6-Serie zeichnet sich durch ihre Anpassungsfähigkeit und Effizienz aus und ist damit eine gute Wahl für eine Vielzahl von Branchen, darunter Unterhaltungselektronik, Automobilindustrie und Industrieautomation. Diese Serie basiert auf einem 45-nm-Prozess und ist sowohl für niedrige Kosten als auch für einen geringen Stromverbrauch optimiert, ohne Kompromisse bei wesentlichen Funktionen einzugehen.

Wichtige technische Merkmale

Modellnummern: XC6SLX4, XC6SLX9, XC6SLX16, XC6SLX25, XC6SLX45, XC6SLX75, XC6SLX100, XC6SLX150, XC6SLX25T, XC6SLX45T, XC6SLX75T, XC6SLX100T, XC6SLX150T

Mehr als nur Energieeffizienz: Die Serie ist auf Energieeffizienz ausgelegt und verfügt über einen Ruhezustand-Abschaltmodus zur weiteren Energieeinsparung.

I/O-Vielseitigkeit für die Zukunft: Die Serie unterstützt über 40 I/O-Standards und ist darauf ausgelegt, das Systemdesign zu vereinfachen.

Sicherheit als Priorität: Zusätzlich zur grundlegenden Bitstream-Verschlüsselung bietet die Serie Gerätesperrfunktionen für mehr Sicherheit.

Anwendungen

• Industrielle Netzwerke: Gut geeignet für die Verwaltung komplexer Industriesysteme.
• Fahrzeugvernetzung und Konnektivität: Anpassbar an die sich entwickelnde Automobilindustrie.
• Unterhaltungselektronik: Kann eine Reihe von Verbrauchergeräten unterstützen.

Für ein umfassenderes Verständnis der Spartan-6-Serie können Sie sich an den Beamten wenden Seite der Xilinx Spartan-6-Serie und das Spezifikationsdokument.

Die Pioniere: Ein tiefer Einblick in die Legacy-FPGA-Serie von Xilinx

Hallo FPGA-Enthusiasten! Wir sind mitten in der Virtex UltraScale-, 7er- und 6er-Serie, nicht wahr? Fühlen Sie sich mit all dem Fachjargon und den Datenblättern etwas überfordert? Ja ich auch. Lassen Sie uns also für einen Moment den Gang wechseln. Warum fragst du? Nun, zum Teil, weil ich immer noch unter einem Haufen technischer Dokumente begraben bin, und seien wir ehrlich: Wer liebt nicht einen guten Cliffhanger?

Einen Schritt zurück machen

Bevor wir wieder ins Detail gehen, werfen wir einen Blick auf die Klassiker. Sie stehlen vielleicht nicht mehr das Rampenlicht, aber sie sind die unbesungenen Helden, die die Bühne für die heutigen FPGA-Wunder bereiten. In diesem Kapitel halten wir uns kurz – nur eine kurze Zusammenfassung, keine Enzyklopädie. Also, anschnallen!

Virtex-5

Technische Spezifikationen:

• Logikzellen: Bis zu 330.000
• Maximale Frequenz: Bis zu 550 MHz
• I/O-Pins: Bis zu 1.200
• Energieverbrauch: Je nach Konfiguration etwa 10 bis 25 W

Die Virtex-5-Serie war in ihrer Blütezeit ein vielseitiges Kraftpaket, das sich insbesondere bei Videoverarbeitungsaufgaben hervorgetan hat. Mit seiner hohen Logikzellenzahl und einer maximalen Frequenz von bis zu 550 MHz ist er für Hochleistungsanwendungen konzipiert. Wenn Sie sich vor ein paar Jahren mit Videokomprimierung oder Echtzeit-Videoanalyse beschäftigt haben, sind Sie wahrscheinlich auf diese Serie gestoßen. Seine Hochgeschwindigkeits-I/O-Fähigkeiten mit bis zu 1.200 Pins und die robuste Logikdichte machten ihn zur ersten Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, von der industriellen Automatisierung bis hin zu Rechenzentren.

Was Virtex-5 auszeichnete, war seine Anpassungsfähigkeit. Sie können es für eine Vielzahl von Aufgaben konfigurieren, ohne ins Schwitzen zu geraten. Ich erinnere mich, dass ich es für ein Projekt verwendet habe, das die Verarbeitung von Sensordaten in Echtzeit erforderte, und es funktionierte einwandfrei. Obwohl der Stromverbrauch je nach Konfiguration zwischen 10 und 25 W liegen konnte, war der Preis für die erbrachte Leistung gering.

Auch wenn sie nicht mehr produziert wird, hat die Virtex-5-Serie unauslöschliche Spuren in der FPGA-Landschaft hinterlassen, insbesondere in der Art und Weise, wie wir heute mit Videodaten umgehen.

Virtex-4-Serie

Die Virtex-4-Serie, ein wahres Arbeitstier ihrer Zeit. Diese Serie wurde bereits 2004 eingeführt und war eines der ersten FPGAs, das mehrere Plattformen innerhalb derselben Familie bot – LX für Hochleistungslogik, FX für eingebettete Verarbeitung und serielle Konnektivität und SX für Hochleistungs-DSP-Anwendungen.

• Bis zu 200.000 Logikzellen
• Eingebaute PowerPC 405-Prozessorkerne in der FX-Serie
• Bis zu 840 DSP-Slices
• RocketIO MGTs für serielle Hochgeschwindigkeits-I/O
• Erweitertes Uhrenmanagement mit bis zu 12 DCMs (Digital Clock Managers)

Was ich an der Virtex-4-Serie schätze, ist ihr ausgewogener Ansatz. Es wurde nicht versucht, in allen Bereichen der Beste zu sein, sondern bot in verschiedenen Bereichen eine solide Leistung. Es war die Art von FPGA, auf die man sich für ein breites Spektrum an Aufgaben verlassen konnte, von der Kommunikation bis zur Robotik. Wenn Sie Mitte der 2000er Jahre in die FPGA-Welt eingestiegen sind, stehen die Chancen gut, dass Sie einige praktische Erfahrungen mit dieser Serie gesammelt haben.

Virtex-II Pro-Serie

Lassen Sie uns als Nächstes über die Virtex-II Pro-Serie sprechen, eine Produktreihe, die wirklich den Weg für multifunktionale FPGAs bereitet. Diese 2002 auf den Markt gebrachte Serie war ein großer Fortschritt, da sie nicht nur Logik und Speicher, sondern auch Hochgeschwindigkeits-RocketIO-Transceiver und IBMs PowerPC-Kerne integriert.

• Bis zu 3 Millionen Systemtore
• Eingebettete IBM PowerPC 405-Kerne
• RocketIO Multi-Gigabit-Transceiver
• Bis zu 556 Benutzer-E/A-Pins
• Erweiterte SelectRAM-Speicherhierarchie

Die Virtex-II Pro-Serie war eine Art Schweizer Taschenmesser in der FPGA-Welt. Es war vielseitig, leistungsstark und seiner Zeit voraus. Ich habe gesehen, dass es in allem verwendet wird, von industriellen Automatisierungssystemen bis hin zu frühen IoT-Geräten. Seine Multi-Gigabit-Transceiver waren bahnbrechend für Anwendungen, die eine schnelle Datenübertragung erfordern, wie Video-Streaming oder Netzwerk-Router.

Virtex-II-Serie

Bevor wir den multifunktionalen Virtex-II Pro hatten, gab es die Virtex-II-Serie. Bei dieser im Jahr 2000 eingeführten Serie ging es darum, in Bezug auf Logikdichte und Leistung neue Maßstäbe zu setzen.

• Bis zu 6 Millionen Systemtore
• Bis zu 556 Benutzer-E/A-Pins
• Wählen Sie die RAM+-Speicherhierarchie aus
• 3D-IC-Stacking-Funktionen
• Unterstützung der DDR-SDRAM-Speicherschnittstelle

Der Virtex-II war die Art von FPGA, die man damals im Hochleistungsrechnen fand. Es war die erste Wahl für Anwendungen, die viele Daten verarbeiten mussten, aber nicht über den Luxus von Speicherplatz verfügten. Ich habe gesehen, wie es in wissenschaftlichen Simulationen und sogar in einigen frühen Prototypen für maschinelles Lernen verwendet wurde. Die DDR-SDRAM-Unterstützung war damals eine große Sache, da sie datenintensive Aufgaben leichter bewältigbar machte.

Virtex-E-Serie

Ah, die Virtex-E-Serie, ein echter Klassiker in der FPGA-Welt. Diese 1999 eingeführte Serie wurde entwickelt, um eine ausgewogene Mischung aus Leistung und Funktionen zu bieten, was sie zu einer vielseitigen Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen macht.

• Bis zu 1,5 Millionen Systemtore
• Bis zu 412 Benutzer-E/A-Pins
• Wählen Sie die RAM-Speicherhierarchie aus
• 3,3 V und 2,5 V Dual-Spannungsbetrieb
• Integriertes Uhrenmanagement

Der Virtex-E war ein fester Bestandteil vieler früher eingebetteter Systeme. Sein Dual-Voltage-Betrieb machte es zu einer beliebten Wahl für batteriebetriebene Geräte, und die Taktverwaltungsfunktionen waren ein Lebensretter bei der Optimierung der Leistung. Ich habe es in allen Bereichen in Aktion gesehen, von der industriellen Automatisierung bis hin zu frühen IoT-Geräten. Es war die Art von FPGA, die Ihnen ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bot.

Fazit: Warum Xilinx für uns und Sie wichtig ist

Ich habe diesen Artikel nicht nur geschrieben, weil ich Xilinx-FPGAs interessant finde, sondern auch, weil sie einen großen Teil unserer Arbeit bei Rowsum ausmachen. Wir verfügen in diesem Bereich über starke Kontakte, die es uns erleichtern, Ihnen bei Ihren FPGA-Anforderungen zu helfen.

Wir haben viel besprochen, von der neuesten Virtex-Serie bis hin zu den Klassikern, die den Weg ebneten. Wenn Sie erwägen, Xilinx-FPGAs für Ihre Projekte zu verwenden, hoffe ich, dass dieser Leitfaden hilfreich war.

Wenn Sie Fragen haben oder weitere Informationen benötigen, können Sie sich gerne an uns wenden [email protected]. Wir sind hier um zu helfen.