Семейство Virtex-4

Семейство Virtex-4 – ПЛИС фирмы Xilinx с архитектурой FPGA последнего поколения. Инновационная ASMBL-архитектура (Advanced Silicon Modular Block) является уникальной в индустрии программируемой логики. ПЛИС семейства Virtex-4 включает три подсемейства (платформы): LX, FX и SX. Широкий спектр параметров кристаллов позволяет сделать выбор, оптимальный для каждого приложения. Набор аппаратных модулей, интегрированных в архитектуру кристалла, таких как: процессоры PowerPC (с новым интерфейсом APU), трехрежимные Ethernet MAC, трансиверы со скоростью передачи от 622 Мбит/с до 11.1 Мбит/с, специализированные блоки ЦОС, схемы управления высокоскоростными тактовыми сигналами, позволяют реализовать законченную систему с минимальным набором компонентов на печатной плате. Основу архитектуры кристалла Virtex-4 составляют улучшенные конфигурируемые логические блоки (КЛБ), которые можно найти во всем семействе Virtex: Virtex, Virtex-E, Virtex-II, Virtex-II Pro, Virtex-II ProX, что обеспечивает совместимость существующих проектов снизу-вверх. Комбинируя широким многообразием свойств, семейство Virtex-4 расширяет возможности программируемой логики и является мощной альтернативой заказным СБИС (ASIC).

Основные характеристики:

• три платформы LX/SX/FX:

  - Virtex-4 LX: решения для высокопроизво-дительной логики;

  - Virtex-4 SX: высокопроизводительные решения для цифровой обработки сигналов;

  - Virtex-4 FX: высокопроизводительные, полнофункциональные решения для встроенных платформ;

• технология синхронизации Xesium™:

  - до 20 модулей цифрового управления синхронизацией (DCM):

  - точная подстройка фазы тактовых сигналов;

  - прецизионный сдвиг фазы тактовых сигналов;

  - умножение и деление частоты;

  - увеличена частота входной/выходной частоты;

  - уменьшены выходные фазовые дрожания тактовых сигналов (jitter);

  - низкое энергопотребление;

  - усовершенствованный фазовый детектор;

  - широкий диапазон сдвига фаз;

  - два режима работы;

  - дополнительный фазированный делитель тактового сигнала (PMCD);

  - дифференциальная структура синхронизации для минимизации фазовых дрожаний тактовых сигналов и обеспечение скважности 50%;

  - 32 цепи глобальных тактовых сигналов;

  - Региональный ввод/вывод тактовых сигналов;

• модуль XtremeDSP:

  - умножитель 18х18, умножитель-накопитель, умножитель-сумматор;

  - возможность организации конвейерной обработки для увеличения производительности;

  - встроенный 48-битный аккумулятор для выполнения операции умножения с накоплением (МАСС);

  - интегрированный сумматор для выполнения операций умножения с суммированием;

  - возможность каскадирования умножителей или МАСС;

  - увеличение скорости вычисления до 2 раз по сравнению с предыдущими семействами Virtex;

• иерархия памяти:

  - до 1 392 кбит распределенного ОЗУ;

  - до 10 Мбит интегрированной блочной ОЗУ;

  - двухпорвовая архитектура;

  - возможность организации конвейерной обработки;

  - возможность запрограммировать как FIFO, поддерживающей флаги «пустой», «полный», программируемые флаги «почти полный» и «почти пустой» и программируемость работы в синхронном и асинхронном режиме;

  - независимый выбор ширины порта чтения и записи (в конфигурации ОЗУ);

  - блоки по 18 кбит;

  - конфигурация от 16к х 1 до 512 х 36 (от 4к х 4 до 512 х 36 в режиме FIFO);

  - возможность каскадирования для формирования модулей памяти 32к х 1 без использования трассировочных ресурсов кристалла;

  - возможность побайтовой записи (например, при совместном использовании с процессором PowerPC 405); технология SelectIO:

  - до 960 пользовательских входов/выходов;

  - широкий выбор сигнальных стандартов ввода-вывода от 1.5 до 3.3 В;

  - высокая производительность:

  • до 600 Мбит/с HSTL и SSTL (при передаче по одному выводу входа/выхода);
  • до 1 Гбит/с LVDS (при передаче по дифференциальной паре ввода-вывода);

  - схема цифрового управления согласованием:

  • возможность подключения последовательных или параллельных согласующих резисторов;
  • температурная компенсация;

  встроенная технология синхронизации источника сигнала - ChipSync™:

  • способность побитного выравнивания встроена во все блоки ввода/вывода;
  • отдельные входы/выходы для источников региональных тактовых сигналов;
  • встроенная логика последовательно-параллельного и параллельно-последовательного преобразования данных и делитель частоты;
  • поддержка сетевых и телекоммуникационных интерфейсов на скорости до 1 Гбит/с;

  - поддержка интерфейсов к высокоскоростным модулям внешней памяти: DDR, DDR2 SDRAM, QDR-II, RLDRAM-II и FCRAM-II;

• гибкие логические ресурсы:

  - увеличена скорость работы конфигурационного логического блока до 40% по сравнению с предыдущими семействами Virtex;

  - до 200 000 логических ячеек;

  - до 178 176 регистров со входом разреше-ния тактового сигнала;

  - до 178 176 таблиц преобразований;

  - мультиплексоры, расширяющие возможности логики, и регистры в блоках ввода-вывода;

  - каскадирование регистров сдвига или распределенной памяти;

• конфигурация:

  - криптографическая защита битового потока алгоритмом AES;

  - определение и исправление ошибок в битовом потоке;

  - 4 режима загрузки;

  - поддержка JTAG интерфейса;

• технология производства 90-нм КМОП процесс с металлизацией медью;
• напряжение питания ядра 1.2 В;
• корпус кристалла с шариковыми выводами, типа Flip-Chip;
• аппаратный модуль высокоскоростного трансивера RocketIO MGT (только FX):

  - скорость передачи от 622 Мбит/с до 11.1 Гбит/с;

  - 8b/10b, 64b/66b кодер и декодер;

  - поддержка объединения каналов;

  - формирование и проверка CRC;

  - программируемый передающий предварительный корректор;

  - программируемый компенсатор на приеме;

  - детектирование наличия/отсутствия сигнала на приеме;

  - драйвер режима ожидания на передаче;

  - динамическая реконфигурация модуля;

• ядро RISC процессора фирмы IBM PowerPC 405 (только FX):

  - работа на частоте до 450 МГц;

  - пятиступенчатый конвейер данных;

  - 16 кБ кэш инструкций;

  - 16 кБ кэш данных;

  - контроллер доступа к блочной памяти кристалла;

  - возможность настройки отношения рабочих частот процессора и процессорной шины;

  - дополнительный интерфейсный модуль (APU), обеспечивающий высокоскоростной обмен данными между процессором PowerPC 405 и сопроцессором, реализованным на логике:

  • может работать на разных тактовых частотах;
  • поддерживает автономные инструкции: нет остановов конвейера;
  • 32-битные инструкции и 64-битные данные;

• трехрежимный Ethernet MAC модуль (только FX):

  - совместимость со стандартом IEEE 802.3;

  - 10, 100 и 1000 Мбит/с;

  - поддерживает автоопределение режима работы;

  - фильтрация принимаемых адресов;

  - единое решение для 1000 Base-X совместно с модулем RocketIO MGT;

  - поддержка нескольких физических интерфейсов PHY через ресурсы ввода/вывода;

  - отдельные интерфейсы на приеме и передаче для сбора статистической информации;

  - поддержка пакета JUMBO;

  - 3 интерфейса управления.

Документация:

			290 Kb Engl Электрические характеристики ПЛИС семейства Virtex-4
			123 Kb Engl Обзор ПЛИС семейства Virtex-4
			2913 Kb Engl Спецификация корпусов и цоколевка ПЛИС семейства Virtex-4