FPGA ACTEL

Řada SX

Architektura Actel SX

Vysoká rychlost a velká kapacita řady SX je dána totálně odlišnou architekturou od standardních FPGA. Liší se především ve třech bodech:

  1. programovatelnými propojkami (viz výše)

  2. jiným typem logické buňky a jejího uspořádání

  3. vlastním¨uspořádáním čipu

Logická buňka

Řada SX je postavena na architektuře "see of modules". Celý čip je pokrytý sítí logických modulů.

Existují dva typy buněk, R-modul a C-modul. R-modul obsahuje klopný obvod se signály Clear, Preset a Clock Enable. Navíc je možné programovat i polaritu hodinového signálu. C-modul reprezentuje kombinační část, pomocí níž lze vytvořit funkci až pěti proměnných.

Vlastní uspořádání čipu

R a C moduly jsou organizovány v horizontálně uspořádaných skupinách zvaných "clustery". Existují dva typy těchto skupin:

  1. Typ 1 - obsahuje dva C-moduly a jeden R-modul

  2. Typ 2 - obsahuje jeden C-modul a dva R-moduly

Kvůli zvýšení efektivnosti návrhu Actel dále spojuje tyto clustery do "superclusterů". Existují dva typy těchto superclusterů:

  1. Typ 1 - vznikne spojením dvou clusterů typu 1

  2. Typ 2 - vznikne spojením jednoho clusteru typu 1 a jednoho clusteru typu 2

Pozn. Superclusterů typu 1 je na čipu více, neboť návrháři potřebují mnohem více kombinační logiky než klopných obvodů.

Spojení modulů

Clustery a superclustery mohou být propojeny extrémně rychlými spoji nazývanými "Fast Connect" a "Direct Connect". Tento systém propojení výrazně redukuje počet propojovacích elementů potřebných pro celkové propojení a zajišťuje tak možnost velmi vysokého využití pole.

"Direct Connect" je vodorovná spojka, která spojuje C-modul s jeho sousedním R-modulem superclusteru. Zpoždění tohoto spoje je menší než asi 0,1 ns.

"Fast Connect" poskytuje horizontální propojení mezi jakýmkoliv dvěma logickými moduly v daném superclusteru a vertikální propojení na bezprostředně sousední supercluster. Je zde použit pouze jeden propojovací element a tak zpoždění je max. 0,4 ns.

Výše popisované spoje jsou doplněny o segmentové spoje pro velké větvení. Segmentové spoje slouží pro propojení mezi obecnými superclustery. Software pro rozmístění a propojení se snaží dosáhnout pak co nejmenšího zpoždění signálu nalezením nejvhodnějších segmentů.

Zvláštní spoje jsou určeny pro rozvod hodin a jsou tří typů:

  1. HCLK je přiváděn natvrdo do vstupu hodinového multiplexeru R-modulu. To zajišťuje velmi malé zpoždění z vnějšího pinu na vnitřní vstup hodin klopného obvodu (4 ns). Fázový posun hodin na čipu je přitom menší než 0,25 ns.

  2. CLK-A a CLK-B jsou určeny pro globální rozvod z vnějšího pinu nebo vnitřního modulu.

Moduly vstupu a výstupu

Každý vstupně-výstupní modul může být konfigurován jako vstup, výstup, třístavový výstup nebo obousměrný pin. Zpoždění vstupně výstupního modulu je asi 4 ns.

Technologie

Řada Actel SX je v 0,35 mm technologii CMOS s využitím třívrstvé metalizace.

Napájení

Celá SX řada má oddělené napájení:

  1. pro vnitřní matici buněk a vstupně výstupní buňky (3,3V)

  2. určující vstupní úroveň signálu. Je-li toto napětí 5V, pak vstupně výstupní napěťové úrovně jsou kompatibilní s technologií TTL.

JTAG

Všechny typy řady SX jsou vybaveny boundery scan.