Является ли Xilinx ответом на ваши потребности в FPGA?

Введение: глубокое погружение в Xilinx и мир FPGA

Ксилинкс, Инк., основанная в 1984 году со штаб-квартирой в США, является мировым лидером в области Программируемые вентильные матрицы (FPGA) и другие программируемые логические устройства. Компания стала пионером в отрасли FPGA, выпустив свой первый коммерческий продукт в 1985 году. На протяжении многих лет Xilinx постоянно внедряла инновации, преодолевая архитектурные и эксплуатационные барьеры, выпуская свою Серия Virtex® FPGA, 1994 г. и Устройства Zynq®, изготовленные по 28-нанометровому техпроцессу, в 2012 г.. Эти устройства были первыми в своем роде, которые поддерживали процессоры приложений и включали в себя полную систему на кристалле (SoC) с кэшем, контроллерами памяти, периферийными устройствами, логикой FPGA, модулями DSP и модулями SerDes.

Zynq SoC второго поколения от Xilinx, известный как Гетерогенный MPSoC, был представлен в 2017 году и добавил новые механизмы обработки, направленные на оптимизацию требований к обработке сложных систем. В 2018 году компания запустила Карты-ускорители центров обработки данных Alveo™, упрощая разработку и развертывание ускорения FPGA в центрах обработки данных. В 2019 году Xilinx представила свой Адаптивная платформа ускорения вычислений (ACAP) под названием Versal, который поддерживает несколько доменно-ориентированных архитектур (DSA) и вычислительных структур.

Компания разрабатывает, производит и продает широкий спектр современных интегральных схем, инструментов разработки программного обеспечения и заранее определенных IP-ядер системного уровня. С доля рынка более 50% и годовой доход $1,91 миллиарда в 2008 годуXilinx — это лучшее решение для программируемых логических решений во всем мире. Их отмеченные наградами продукты, в том числе кремниевые чипы, программное обеспечение, IP, платы для разработки и стартовые комплекты, позволяют разработчикам поставлять приложения для различных конечных рынков, таких как аэрокосмическая/оборонная, автомобильная, потребительская, промышленная, а также проводная/беспроводная связь и т. д. другие.

Xilinx предлагает комплексные и разнообразные линейки продуктов в секторе устройств FPGA, охватывающие техпроцесс от 45нм до 16нм. Ищете ли вы ультрасовременную производительность, сбалансированные продукты среднего класса или экономичные решения нижнего уровня, у Xilinx каждый найдет что-то для себя.

Компания имеет значительные производственные мощности в Колорадо, Ирландии, Японии и Сингапуре. В 1990 году компания стала публичной на NASDAQ (NASDAQ: XLNX) и с тех пор поддерживает стабильный операционный денежный поток. В 2008 финансовом году выручка компании в Азиатско-Тихоокеанском регионе составила 29% совокупного мирового дохода.

Серия Xilinx® 7: углубленный анализ

The Ксилинкс® 7 серии представляет собой универсальную и обширную линейку программируемых вентильных матриц (FPGA), каждая из которых предназначена для удовлетворения конкретных потребностей в различных приложениях. Целью этого раздела является предоставление углубленного анализа этой конкретной серии с упором на ее технические характеристики, особенности и применение.

Серия Virtex-7: вершина производительности

Серия Virtex-7 является свидетельством высокопроизводительных вычислений в сфере FPGA. Эта серия, оптимизированная для максимальной производительности и емкости системы, обеспечивает двукратное повышение производительности системы. Используя технологию Stacked Silicon Interconnect (SSI), серия Virtex-7 представляет собой вершину возможностей FPGA.

Ключевые технические характеристики

• Номера моделей: XC7V585T, XC7V2000T, XC7VX330T, XC7VX415T, XC7VX485T, XC7VX550T, XC7VX690T, XC7VX980T, XC7VX1140T, XC7VH580T, XC7VH870T
• Передовая технология SSI: Обеспечивает превосходную производительность и системную интеграцию.
• Обширный ассортимент многоузловой продукции: Охват технологических узлов 45–16 нм.

Приложения

• Пользовательский запуск
• Последовательность тестов с аппаратной синхронизацией
• Медицинская визуализация
• Масштабный физический контроль и мониторинг
• Сверхширокополосная связь и радар

Подробную информацию о технических преимуществах серии Virtex-7 можно найти на официальном сайте. Страница серии Xilinx Virtex-7 и документ спецификации.

Серия Zynq-7: сочетание обработки и логики

Серия Zynq-7 — это новаторское семейство FPGA, сочетающее в себе универсальность программируемой логики с мощностью процессора на базе ARM — и все это в одном кристалле. Это уникальное сочетание позволяет разрабатывать высокоинтегрированные высокопроизводительные системы для широкого спектра приложений — от встраиваемых систем до центров обработки данных.

Ключевые технические характеристики

Номера моделей:

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

Встроенный процессор на базе ARM: Обеспечивает плавное взаимодействие программного обеспечения и оборудования.

Высокая гибкость ввода-вывода: поддерживает широкий спектр периферийных интерфейсов, что делает его идеальным для встроенных систем.

Расширенные функции безопасности: включает безопасную загрузку, зашифрованные потоки битов и обнаружение несанкционированного доступа.

Приложения

• Встроенные системы
• Индустриальная автоматизация
• Медицинское оборудование
• Дата-центры
• Сетевое оборудование

Для более полного понимания серии Zynq-7 вы можете обратиться к официальная страница серии Xilinx Zynq-7 и документ спецификации.

Серия Kintex-7: преодоление разрыва между производительностью и доступностью

Серия Kintex-7 меняет правила игры на рынке FPGA, предлагая беспрецедентное сочетание производительности, энергоэффективности и экономической эффективности. Эта серия, разработанная по 28-нм техпроцессу, предназначена для приложений, требующих высоких коэффициентов DSP и поддержки основных стандартов, таких как PCIe® Gen3 и 10 Gigabit Ethernet.

Ключевые технические характеристики

Номера моделей: XC7K70T, XC7K160T, XC7K325T, XC7K355T, XC7K410T, XC7K420T, XC7K480T

• Универсальность в дизайне: Работаете ли вы над беспроводными приложениями 3G/4G, плоскими дисплеями или решениями для передачи видео по IP, серия Kintex-7 поможет вам.
• Архитектура с поддержкой DSP: Идеально подходит для приложений, требующих интенсивной цифровой обработки сигналов, таких как медицинские системы визуализации или радиолокационные системы.
• Поддержка основных стандартов: благодаря встроенной поддержке PCIe® Gen3 и 10 Gigabit Ethernet эта серия готова к будущему подключений.
• Экономичная упаковка: Эта серия предлагает ряд экономичных вариантов упаковки, что делает ее доступной для проектов с различным бюджетом.

Приложения

• Системы беспроводной связи нового поколения
• Технологии отображения высокого разрешения
• Передовые сетевые решения
• Обработка видео в реальном времени
• Передовая промышленная автоматизация

Для более подробной информации о серии Kintex-7, пожалуйста, обратитесь к официальная страница серии Xilinx Kintex-7 и документ спецификации.

Серия Artix-7: идеальный выбор для экономичных применений

Серия Artix-7 разработана с учетом экономичных приложений и предлагает сочетание низкого энергопотребления и высокопроизводительной логики и возможностей ввода-вывода. Это делает его идеальным выбором для широкого спектра применений: от автомобилестроения и промышленности до бытовой электроники.

Ключевые технические характеристики:

• Номера моделей: XC7A12T, XC7A15T, XC7A25T, XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T, XC7A100T, XC7A200T
• Низкое энергопотребление: Специально оптимизирован для приложений с низким энергопотреблением, что делает его экологически безопасным выбором.
• Высокопроизводительная логика: Оснащен высокоскоростными логическими элементами, которые позволяют выполнять сложные вычисления и системные функции.
• Гибкий ввод-вывод: поддерживает широкий спектр стандартов ввода-вывода, обеспечивая большую гибкость при проектировании системы.
• Интегрированная память: поставляется со встроенной блочной оперативной памятью и UltraRAM, обеспечивающей достаточно места для задач с интенсивным использованием данных.

Приложения:

• Автомобильные системы управления
• Индустриальная автоматизация
• Обработка видео и изображений
• Бытовая электроника
• Сетевое оборудование

Для более полного понимания серии Artix-7 вы можете обратиться к официальная страница серии Xilinx Artix-7 и документ спецификации.

Серия Spartan-7: оптимальное решение для экономичных приложений

Серия Spartan-7 — новейшая жемчужина в линейке оптимизированных по затратам Xilinx, разработанная для обеспечения сбалансированного сочетания мощности, производительности и цены. Эти устройства особенно хорошо подходят для экономичных приложений, которые по-прежнему требуют высокой производительности и низкого энергопотребления.

Ключевые технические характеристики

• Номера моделей: XC7S15-1FTGB196C, XC7S15-2CSGA225I, XC7S25-1CSGA225I, XC7S75-2FGGA484C, XC7S75-1FGGA676I, XC7S100-L1FGGA676I, XC7S100-2FGGA676I
• Универсальность подключения: Идеально подходит для приложений, требующих различных вариантов ввода-вывода без ущерба для количества контактов.
• Меры безопасности: оснащен встроенными функциями безопасности, обеспечивающими целостность данных и безопасную загрузку.
• Эффективность в производительности: Разработан, чтобы превзойти своих предшественников, предлагая преимущество в скорости 30% по сравнению с устройствами, изготовленными по 45-нм техпроцессу.

Приложения

• Промышленный Интернет вещей: Идеально подходит для агрегирования данных датчиков и анализа в реальном времени.
• Бытовая электроника: Идеально подходит для носимых устройств и устройств «умного дома».
• Автомобильные системы: Подходит для автомобильных развлекательных систем и современных систем помощи водителю (ADAS).

Более подробную информацию о серии «Спартанец-7» можно найти в разделе «Спартанец-7». официальная страница серии Xilinx Spartan-7 и документ спецификации.

Серия Xilinx® 6: всестороннее исследование

Серия Xilinx® 6 включает в себя разнообразную и надежную линейку программируемых вентильных матриц (FPGA), каждая из которых адаптирована для удовлетворения конкретных требований во множестве приложений. Этот раздел посвящен тщательному изучению серии 6, проливающему свет на ее технические характеристики, уникальные функции и потенциальные варианты использования.

Серия Virtex-6: рабочая лошадка высокопроизводительных вычислений

Серия Virtex-6 разработана для приложений, требующих высоких вычислительных возможностей и превосходной пропускной способности. Эти FPGA, созданные по 40-нм техпроцессу, сочетают в себе высокоскоростные приемопередатчики, усовершенствованное управление питанием и логические ячейки высокой плотности.

Ключевые технические характеристики

• Номера моделей: XC6VLX75T, XC6VLX130T, XC6VLX195T, XC6VLX240T, XC6VLX365T, XC6VLX550T, XC6VLX760, XC6VSX315T, XC6VSX475T
• Высокоскоростные трансиверы: поддерживает скорость до 36,8 Гбит/с, обеспечивая быструю передачу данных.
• Управление энергопотреблением: расширенные функции энергосбережения, включая динамическое регулирование мощности и масштабирование напряжения.
• Логическая плотность: до 760 тыс. логических ячеек, что обеспечивает достаточно места для сложных проектов.

Приложения

• Высокочастотные торговые платформы
• Механизмы анализа данных
• Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS)
• Кодирование и декодирование видео

Для более полного понимания серии Virtex-6 вы можете обратиться к официальная страница серии Xilinx Virtex-6 и документ спецификации.

Серия Spartan-6: создана для универсального применения

Серия Spartan-6 отличается своей адаптируемостью и эффективностью, что делает ее отличным выбором для различных секторов, включая бытовую электронику, автомобилестроение и промышленную автоматизацию. Эта серия, созданная по 45-нм техпроцессу, оптимизирована для обеспечения низкой стоимости и энергопотребления без ущерба для основных функций.

Ключевые технические характеристики

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

За пределами энергоэффективности: Эта серия разработана с учетом энергоэффективности и включает режим гибернации и отключения питания для дальнейшего энергосбережения.

Универсальность ввода-вывода в будущем: серия поддерживает более 40 стандартов ввода-вывода и предназначена для упрощения проектирования системы.

Безопасность как приоритет: В дополнение к базовому шифрованию битового потока эта серия предлагает возможности блокировки устройства для повышения безопасности.

Приложения

• Промышленные сети: Хорошо подходит для управления сложными промышленными системами.
• Автомобильные сети и возможности подключения: Адаптируется к развивающейся автомобильной промышленности.
• Бытовая электроника: Способен поддерживать ряд потребительских устройств.

Для более полного понимания серии «Спартанец-6» вы можете обратиться к официальному сайту. Страница серии Xilinx Spartan-6 и документ спецификации.

Пионеры: глубокое погружение в устаревшую серию FPGA Xilinx

Привет, энтузиасты FPGA! Мы по колено изучали серии Virtex UltraScale, 7 и 6, не так ли? Чувствуете себя запутавшимся в техническом жаргоне и технических описаниях? Да, я тоже. Итак, давайте на мгновение переключимся. Почему ты спрашиваешь? Ну, отчасти потому, что я все еще погребен под кучей технической документации, а также, давайте будем честными, кто не любит хорошие клиффхэнгеры?

Делаем шаг назад

Прежде чем мы углубимся в подробности, давайте обратимся к классике. Возможно, они больше не привлекают к себе всеобщее внимание, но они — незамеченные герои, которые подготовили почву для сегодняшних чудес FPGA. В этой главе мы постараемся сделать ее краткой — просто краткое изложение, а не энциклопедию. Итак, пристегнитесь!

Виртекс-5

Технические характеристики:

• Логические ячейки: До 330 000
• Максимальная частота: До 550 МГц
• Контакты ввода/вывода: До 1200
• Потребляемая мощность: Примерно от 10 до 25 Вт в зависимости от конфигурации

В период своего расцвета серия Virtex-5 была универсальной электростанцией, особенно превосходной в задачах обработки видео. Благодаря большому количеству логических ячеек и максимальной частоте до 550 МГц он был разработан для высокопроизводительных приложений. Если бы вы несколько лет назад занимались сжатием видео или видеоаналитикой в реальном времени, вы, вероятно, столкнулись бы с этой серией. Его возможности высокоскоростного ввода-вывода (до 1200 контактов) и надежная логическая плотность сделали его идеальным выбором для различных приложений, от промышленной автоматизации до центров обработки данных.

Что отличало Virtex-5, так это его адаптируемость. Вы можете настроить его для множества задач, не беспокоясь. Я помню, как использовал его для проекта, который требовал обработки данных датчиков в реальном времени, и он работал безупречно. Хотя его энергопотребление могло варьироваться от 10 до 25 Вт в зависимости от конфигурации, это была небольшая цена за производительность, которую он обеспечивал.

Хотя серия Virtex-5 больше не производится, она оставила неизгладимый след в мире FPGA, особенно в том, как мы сегодня обрабатываем видеоданные.

Серия Виртекс-4

Серия Virtex-4 – настоящая рабочая лошадка своего времени. Эта серия была представлена еще в 2004 году и была одной из первых FPGA, предлагающих несколько платформ в одном семействе: LX для высокопроизводительной логики, FX для встроенной обработки и последовательного подключения и SX для высокопроизводительных приложений DSP.

• До 200 000 логических ячеек
• Встроенные процессорные ядра PowerPC 405 серии FX.
• До 840 срезов DSP
• RocketIO MGT для высокоскоростного последовательного ввода-вывода
• Расширенное управление часами с помощью до 12 DCM (менеджеров цифровых часов)

Что мне нравится в серии Virtex-4, так это ее сбалансированный подход. Он не пытался быть лучшим во всем, но демонстрировал солидную производительность в различных областях. Это был тот тип FPGA, на который можно было положиться при решении широкого спектра задач — от связи до робототехники. Если вы вступали в мир FPGA где-то в середине 2000-х годов, скорее всего, у вас был некоторый практический опыт работы с этой серией.

Серия Virtex-II Pro

Далее давайте поговорим о серии Virtex-II Pro, линейке, которая действительно подготовила почву для многофункциональных FPGA. Эта серия, выпущенная в 2002 году, стала большим шагом вперед, объединяя не только логику и память, но также высокоскоростные трансиверы RocketIO и ядра IBM PowerPC.

• До 3 миллионов системных шлюзов
• Встроенные ядра IBM PowerPC 405
• Мультигигабитные трансиверы RocketIO
• До 556 пользовательских контактов ввода/вывода
• Расширенная иерархия памяти SelectRAM

Серия Virtex-II Pro была своего рода швейцарским армейским ножом в мире FPGA. Он был универсальным, мощным и опережал свое время. Я видел, как его использовали во всем: от систем промышленной автоматизации до ранних устройств Интернета вещей. Его мультигигабитные трансиверы изменили правила игры для приложений, требующих быстрой передачи данных, таких как потоковое видео или сетевые маршрутизаторы.

Серия Виртекс-II

До того, как у нас появился многофункциональный Virtex-II Pro, была серия Virtex-II. Представленная в 2000 году, эта серия была нацелена на расширение границ с точки зрения логической плотности и производительности.

• До 6 миллионов системных шлюзов
• До 556 пользовательских контактов ввода/вывода
• Иерархия памяти SelectRAM+
• Возможности 3D-стекирования ИС
• Поддержка интерфейса памяти DDR SDRAM

Virtex-II представлял собой тот тип FPGA, который в свое время можно было найти в высокопроизводительных вычислениях. Это был идеальный вариант для приложений, которым нужно было обрабатывать большой объем данных, но не хватало свободного места. Я видел, как его использовали в научных симуляциях и даже в некоторых ранних прототипах машинного обучения. В то время поддержка DDR SDRAM имела большое значение, делая задачи с большими объемами данных более управляемыми.

Серия Virtex-E

Ах, серия Virtex-E, настоящая классика в мире FPGA. Эта серия, выпущенная в 1999 году, была разработана, чтобы предложить сбалансированное сочетание производительности и функций, что делает ее универсальным выбором для различных приложений.

• До 1,5 миллионов системных шлюзов
• До 412 пользовательских контактов ввода/вывода
• Выберите иерархию памяти RAM
• Работа с двойным напряжением 3,3 В и 2,5 В
• Встроенное управление часами.

Virtex-E был основным компонентом многих ранних встраиваемых систем. Работа с двойным напряжением сделала его популярным выбором для устройств с батарейным питанием, а функции управления часами стали настоящим спасением для оптимизации производительности. Я видел это в действии во всем: от промышленной автоматизации до первых устройств Интернета вещей. Это был тот тип FPGA, который принес вам большую отдачу от затраченных средств.

Заключение: почему Xilinx важен для нас и вас

Я написал эту статью не только потому, что нахожу FPGA Xilinx интересными, но и потому, что они составляют большую часть того, что мы делаем в Rowsum. У нас прочные связи в этой области, что позволяет нам легче помочь вам с вашими потребностями в области FPGA.

Мы рассмотрели многое: от последней серии Virtex до классики, проложившей путь. Если вы подумываете об использовании FPGA Xilinx в своих проектах, я надеюсь, что это руководство было вам полезно.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, свяжитесь с нами по адресу: [email protected]. Мы здесь, чтобы помочь.