Введение в ПЛИС: 5 преимуществ технологии | Телекоммуникации вчера, сегодня, завтра

Последовательность действий при создании объекта радиосвязи

Бланк формы №1 ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ РЭС

Поставка оборудования обеспеченного радиочастотами

Витрина



Введение в ПЛИС: 5 преимуществ технологии

Дата:
17.04.2018

микросхемыТехнология интегральных схем программируемой логики (ПЛИС) продолжает набирать обороты, и ожидается, что в 2018 году мировой рынок ПЛИС вырастет до 5,5 млрд. долл. США. С момента своего изобретения в 1984 году ПЛИС, которые начинались как простые логические чипы, к 2018 году фактически заменили специализированные интегральные схемы (ASIC) и процессоры приложений для обработки сигналов и управления. Почему эта технология оказалась настолько успешной? В этой статье мы расскажем лишь о некоторых ее уникальных возможностях.

Что такое ПЛИС?

По большому счету ПЛИС представляют собой перепрограммируемые кремниевые микросхемы. Используя готовые логические блоки и программируемые ресурсы маршрутизации, эти чипы можно настроить так, чтобы с их помощью реализовать почти любой требуемой пользователю функционал без необходимости заказывать печатную плату или брать в руки паяльник. Вы вырабатываете решение вычислительных задач в программном виде и компилируете его, получая файл конфигурации или битовый поток, содержащий информацию о том, как должны быть связаны друг с другом все компоненты нужной системы. Но как только вы напишете новую программу и скомпилируете ее, ПЛИС будет полностью переконфигурирована в соответствии с ней и мгновенно приобретет совершенно новую «личность». В недалеком прошлом технологией ПЛИС могли пользоваться только высококвалифицированные инженеры, хорошо разбирающиеся в вопросах создания цифрового оборудования. Однако появление высокоуровневых инструментов разработчика в корне меняет правила программирования ПЛИС. Современные технологии позволяют строить цифровые аппаратные решения на базе графических блок-схем или даже скрипта на языке C.
 
Широкомасштабный переход на ПЛИС во многих отраслях промышленности обусловлен тем, что этом метод соединяет в себе лучшие компоненты ASIC и процессорных систем. ПЛИС обеспечивают скорость и надежность, свойственные аппаратным решениям, но при этом не требуют массового производства, чтобы оправдать большие первоначальные затраты, свойственные ASIC. Перепрограммируемые микросхемы предполагают гибкость ПО, присущую процессорным технологиям, но они не ограничены числом доступных ядер. В отличие от процессоров, ПЛИС действительно параллельны по своей природе, поэтому разным операциям обработки не приходится конкурировать за право использовать одни и те же ресурсы. Каждая независимая задача выполняется в отдельной секции чипа, которая функционирует совершенно автономно, не испытывая какого-либо влияния со стороны других логических блоков. Этот подход приводит к тому, что эффективность той или иной части приложения никоим образом не зависит от общих объемов решаемых процессором задач. Более подробно можно прочитать по ссылке https://actel.ru/rubric/plis-i-snk .

Пять ключевых преимуществ технологии ПЛИС

Производительность. Использующие аппаратное распараллеливание решаемых задач, ПЛИС превосходят по своей вычислительной мощности цифровые сигнальные процессоры (DSP), за счет отказа от последовательного выполнения задач, и, следовательно, успевая сделать за единицу времени намного больше. Управление входами и выходами (I/O) на аппаратном уровне заметно сокращает время отклика, и расширяет набор доступных функциональных возможностей.
 
Срок внедрения. Технология ПЛИС предлагает отличную гибкость выбора решения и возможность его быстрого прототипирования. Это особенно важно на фоне существующих сегодня проблем, связанных с длительным временем вывода товара на рынок. Используя ПЛИС, вы можете быстро проверить идею или концепцию, протестировать варианты ее аппаратной реализации без необходимости тратить время на изготовление специальной ASIC. Выполнив начальные шаги, можно постепенно вносить отдельные изменения, шаг за шагом приближаясь к финальному дизайну ИС. Процесс, на которые обычно тратится несколько недель, теперь займет лишь считанные часы.
 
Стоимость. Расходы на создание пользовательского дизайна ASIC намного превышают себестоимость аппаратных решений на базе ПЛИС. Большие первоначальные инвестиции в ASIC легко оправдать для производителей, продающих сотни тысяч чипов в год, но сегодня многим конечным пользователям нужны специальные аппаратные функции, которые будут реализованы всего в нескольких десятках или сотнях систем. Сама природа программируемых ИС означает, что у разработчиков нет производственных затрат и им не требуется тратить время на сборку. Но это еще не все. Поскольку системные требования со временем, как правило, меняются, в используемые решения приходится вносить изменения, и, если речь идет о конструкции ПЛИС, то здесь они исчезающе малы, особенно по сравнению с большими расходами на внесение изменений в ASIC.

Надежность. Несмотря на то, что все выполняемые ПЛИС процессы определены софтом, этот метод на самом деле является «апапратной» реализацией выполнения программы. Процессорные системы часто включают в себя несколько уровней абстракции, которые помогают планировать задачи и распределять ресурсы между несколькими процессами. Уровень драйвера управляет аппаратными ресурсами, а ОС управляет памятью и пропускной способностью. В каждый момент времени в любом отдельно взятом ядре процессора может выполняться только одна команда, поэтому в процессорных системах постоянно присутствует риск невыполнения критически важных задач, поскольку они будут вытеснены другими процессами. В ПЛИС проблемы надежности сведены к минимуму за счет четко параллельного решения всех задач, причем для каждой задачи используется отдельное оборудование.

Длительный жизненный цикл. Как уже было сказано, чип ПЛИС может обновляться непосредственно в месте установки, не требуя затрат времени и финансов, без которых не обходится редизайн ASIC. Например, спецификации коммуникационных протоколов могут со временем меняться, в результате чего в интерфейсах на базе ASIC возникают проблемы с обслуживанием и прямой совместимостью. При этом переконфигурируемые чипы ПЛИС могут легко меняться, подстраиваясь под любые требуемые перемены. По мере доработки продукта или системы можно выполнить  функциональные улучшения, не тратя время на перепроектирование оборудования или изменение макета печатной платы.

Кратко:

микросхемыТехнология интегральных схем программируемой логики (ПЛИС) продолжает набирать обороты, и ожидается, что в 2018 году мировой рынок ПЛИС вырастет до 5,5 млрд. долл. США. С момента своего изобретения в 1984 году ПЛИС, которые начинались как простые логические чипы, к 2018 году фактически заменили специализированные интегральные схемы (ASIC) и процессоры приложений для обработки сигналов и управления. Почему эта технология оказалась настолько успешной? В э



Поиск по сайту


Смотрите также