7. arii reȚele tablouri de porȚi programabile field

of 18 /18
7. ARII/REȚELE/TABLOURI DE PORȚI PROGRAMABILE (FIELD PROGRAMMABLE GATE ARRAYS FPGAS) 7.1 INTRODUCERE La începutul deceniului 9, al secolului trecut, cea mai mare parte a circuitelor logice, din sistemele numerice tipice, era realizată cu ajutorul unui număr relativ mic de circuite standard integrate pe scară largă (LSI): microprocesoare, controloare de magistrale, controloare de I/E, circuite de sincronizare etc. Toate sistemele aveau încă nevoie de o logică “aleatoare”, atât pentru interconectarea circuitelor integrate pe scară largă, cât şi pentru: generarea semnalelor de comandă globală ( reset s.a.), formatarea datelor (serial/ paralel, paralel/serial, multiplexare) etc. Sistemele (fig.7.1) erau alcătuite dintrun număr mic de componente LSI şi din numeroase componente integrate pe scară mică (SSI) şi medie (MSI). Figura 7.1. Placheta prevăzută cu componente LSI, MSI şi SSI Pentru realizarea structurii de interconectare adesea se proiectau circuite la cerere (custom, ASICApplication Specific Integrated Circuits), care conduceau la: reducerea complexitatii sistemului şi a costurilor de fabricație, cât şimărirea performanței; costuri ridicate de dezvoltare a circuitelor la cerere, creşterea timpului de proiectare şia timpului în care produsul ajungea pe piață În acest context apar două componente ale costurilor: costul de dezvoltare, denumit uneori: nonrecurring engineering (NRE) şi costurile de fabricație. Pentru un produs dat, realizat pe baza a două tehnologii diferite A şi B, în funcție de numărul unităților produse, între costurile de dezvoltare şi costurile de fabricație există un compromis, care se poate observa în fig. 7.2: 157

Upload: others

Post on 31-Jul-2022

5 views

Category:

Documents


0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

7.1  INTRODUCERE 
La  începutul  deceniului  9,  al  secolului  trecut,  cea mai mare  parte  a  circuitelor  logice,  din  sistemele 
numerice tipice,  era realizat cu ajutorul unui numr relativ mic de circuite standard integrate pe scar 
larg (LSI): microprocesoare, controloare de magistrale, controloare de I/E, circuite de sincronizare etc. 
Toate  sistemele  aveau  înc  nevoie  de  o  logic  “aleatoare”,  atât    pentru  interconectarea  circuitelor  
integrate  pe  scar  larg,  cât  i  pentru:  generarea  semnalelor  de  comand  global  (  reset    s.a.), 
formatarea datelor (serial/ paralel, paralel/serial, multiplexare) etc. 
Sistemele (fig.7.1) erau alctuite dintrun numr mic de componente LSI i din  numeroase componente 
integrate pe scar mic (SSI) i medie (MSI).  
 
Figura 7.1.  Placheta prevzut cu componente LSI, MSI i SSI 
Pentru  realizarea    structurii de  interconectare   adesea  se proiectau  circuite  la  cerere    (custom, ASIC 
Application Specific Integrated Circuits), care conduceau la: 
reducerea complexitatii sistemului i a costurilor de fabricaie, cât i mrirea  performanei; 
costuri  ridicate  de    dezvoltare  a  circuitelor  la  cerere,  creterea  timpului  de  proiectare  i  a 
timpului în care produsul ajungea pe pia  
În acest context apar dou componente ale costurilor: 
costul de dezvoltare, denumit uneori: nonrecurring engineering (NRE) i 
costurile de fabricaie. 
Pentru un produs dat, realizat pe baza a dou tehnologii diferite A i B,  în funcie de numrul unitilor 
produse,  între  costurile  de  dezvoltare  i  costurile  de  fabricaie  exist  un  compromis,  care  se  poate 
observa în  fig. 7.2: 
 
Figura 7.2. Relaia între costurile de dezvoltare i de producie în funcie de volum 
Tehnologia A este de dorit  în cazul unui numr relativ mic de produse,  în timp ce tehnologia B trebuie 
utilizat pentru un volum mare de produse. 
În realizarea sistemelor numerice abordarea cu circuite la cerere este viabil pentru produsele realizate 
în numr foarte mare, la care costurile de dezvoltare se pot amortiza i care nu sunt critice la timpul de 
lansare pe pia (TTM Time To Market). 
Ariile de Pori Programabile  (FPGA)  reprezint    structuri bidimensionale  (fig.7.3)  formate din   blocuri 
logice (CL) i de bistabile (FF),     prevzute cu facilitile necesare configurrii de ctre utilizator, atât   a 
interconexiunilor între blocurile logice, cât  i a  funciei fiecrui bloc. 
Bloc Logic (CL i FF)
Interconexiuni
Figura 7.3. Versiunea simplificat a arhitecturii interne FPGA 
FPGAurile  au  fost  introduse  ca  o  alternativ  la  circuitele  la  cerere,  pentru  implementarea  logicii  de 
interconectare,  ceea  ce  a  permis mrirea  densitii  de  circuite  de  circa  10  ori  în  raport  cu  soluia 
SSI/MSI,  reducerea  costurile  de  dezvoltare  i  scurtarea  TTM.  Cu  ajutorul  mijloacelor  automate  de 
158 
 
proiectare  (CAD)  circuitele  au  putut  fi  implementate  întrun  timp  foarte  scurt,  lipsind  etapele  de 
proiectare a mtilor i fabricare a circuitelor. 
În conformitate cu legea lui Moore, densitatea (pori/suprafa) FPGAurilor a crescut între anii 8090, ai 
secolului 20, pân la punctul în care funciile importante de prelucrare a datelor au fost  implementate 
direct întrun singur circuit FPGA. FPGA  este în  continuare  în competiie cu circuitele la cerere pentru 
funcii  speciale  de  prelucrare  i  pentru  logica  de  interconectare,  dar  este  în  competiie  i  cu 
microprocesoarele în aplicaii dedicate i încorporate. FPGAurile au avantajul performanei, în raport cu 
microprocesoarele, deoarece  circuitele pot  fi adaptate uor  la aplicaie. Microprocesoarele  realizeaz 
funciile speciale în software, în condiiile operrii în mai multe cicluri. 
 În  figura  7.4.  se  prezint  o  comparaie  între  soluiile,  bazate  pe  ASIC  (CI  custom),  FPGA  i MICRO 
(microprocesor),  pentru  implementarea  unui  sistem  numeric,  referitor  la:    performan,  NRE, 
cost/unitate i TMM. 
ASIC FPGA MICRO
ASIC FPGA MICRO
FPGA MICRO ASIC
ASIC FPGA MICRO
 
Figura 7.4. Comparaie între soluiile bazate pe ASIC, FPGA i  MICR pentru implementarea unui sistem numeric 
7.2 STRUCTURA ARIILOR DE PORI PROGRAMABILE 
Componentele structurale de baz ale ariilor de pori, de tip FPGA, sunt blocurile  logice programabile, 
comutatoarele programabile i traseele de interconectare (routing). 
7.2.1 BLOCURILE LOGICE 
Blocurile Logice se pot realiza sub form de:  
reele de perechi de tranzistoare NMOS i PMOS, comutatoare de tip Tgates; 
reele de pori logice combinaionale (NAND, XOR etc); 
multiplexoare; 
structuri SISAU cu multe intrri. 
159 
 
Soluiile adoptate au în vedere numrul de intrri i ieiri, aria ocupat, complexitatea funciilor logice, 
care  trebuie  s  fie  realizate,  numrul  de  tranzistoare  solicitate  în  proiectele  avute  în  vedere  etc.  În 
continuare vor fi ilustrate câteva dintre soluiile de implementare a blocurilor logice. 
Reelele  de  perechi  de  tranzistoare  NMOS  i  PMOS  (fig.  7.5)  pot  fi  utilizate  pentru  realizarea  unor 
multiplexoare, de exemplu 4:1,  la care obinuitele  intrri de selecie Y, X  joac rolul  intrrilor de date 
logice,  în timp ce    intrrile uzuale de date   sunt folosite ca  intrri de programare,  intrri de selectare a 
funciei logice, de dou variabile, care va aprea la ieirea Z, conform expresiei: 
( ) ( ) ( ) ( )XYSXYSXYSXYSZ &&|&&|&&|&& 0123=  
en tgate
out en
tgate out
en tgate
in in
  Figura 7.5. Reea din perechi de tranzistoare, cu funcia similar unui Mux 4:1. 
În  funcie de configuraia vectorului  (S3 S2 S1 S0), schema din  fig. 7.5. poate  implementa oricare dintre 
cele 16  funcii  logice de 2 variabile. De exemplu,  funcia  logic XOR se poate  implementa utilizând un 
vector  (S3 S2 S1 S0) = 0 1 1 0, ceea ce face ca  ( ) ( )XYXYZ &|&= . 
Reele de pori logice combinaionale (NAND, XOR etc).  Acestea sunt alctuite, de exemplu, din blocuri 
constructive de baz, de  tipul porilor NAND  cu 2  intrri  (fig.7.6.),  care  sunt  interconectate pentru  a 
implementa funcia logic dorit. 
Q
Latch
   
Figura 7.6. Bloc constructiv de baz cu poart  NAND, cu 2 intrri 
Atât  reelele  formate din perechi de  tranzistoare NMOS/PMOS,  cât  i  cele  cu blocuri  constructive de 
baz, de tipul porilor logice, reprezint blocuri logice cu granularitate fin. Ele au avantajul unei folosiri 
mai eficiente a resurselor logice hardware, în schimb necesit un numr mare de fire de interconectare, 
cât i numeroase comutatoare, ceea ce conduce la o arie mare ocupat de acestea din urm. 
Multiplexoare.  În  condiiile  în  care  intrrile  unui  multiplexor  sunt  conectate  la  semnale  cu  valori 
constante, se pot implementa diferite funcii logice ale cror variabile sunt intrrile de selecie. În figura 
7.7. se prezint o schem cu 3 multiplexoare 2:1,  în care  intrrile multiplexoarelor din stânga w, x, y, z 
sunt conectate la valori constante, care sunt selectate prin variabelele s1, s2 , s3, s4, ale funciei f.  
0
1
0
1
0
Figura 7.7. Schema cu 3 multiplexoare 2:1           
 Tabele asociative  (lookup  tables) cu n  intrri.   Tabelele asociative se pot  implementa uor cu ajutorul 
unor  multiplexoare  realizate  cu  tranzistoare  (fig.7.8.).  Pentru  oricare  dintre  cele  8  combinaii  ale 
variabilelor de  intrare F0, F1, F2, ale unei scheme de decodificare, cu  ieirile enable[0],…, enable[7], se 
poate  selecta una dintre cele 8 valori aplicate, de  ctre proiectant, conform  funciei  logice dorite,    la 
intrrile multiplexorului Value[0],…, Value[7] , realizat cu tranzistoare NMOS. Rangurile vectorului binar 
Value[0],…, Value[7] vor fi stocate întrun registru, care va fi încrcat în momentul configurrii reelei. 
161 
  Figura 7.8.  Tabela asociativ (lookup table) cu 3 intrri. 
În figura 7.9. se prezint, întro manier simplificat, blocul logic utilizat în familia de circuite FPGA Xilinx  
Seria 4000. 
  Figura 7.9. Blocul logic simplificat utilizat în familia  FPGA Xilinx Seria XC 4000. 
Se poate observa c ieirea tabelei asociative cu 4 intrri  poate  fi transmis direct la ieire sau stocat 
în prealabil întrun bistabil. Schema real a blocului logic utilizat în Seria XC4000 este dat în figura 7.10. 
Pe lâng blocurile logice, un FPGA mai conine blocuri care asigur intrrile/ieirile (BIE), conectarea cu 
mediul extern. Întro structura FPGA, BIE sunt plasate la periferie, înconjurând nucleul constituit din BLC
uri interconectate. Schema unui asemenea bloc, folosit în familia  FPGA Xilinx Seria XC 4000, este dat în 
figura 7.11. 
 Densitatea blocurilor logice, aria utilizat din FPGA i performana sunt elemente strâns legate între ele. 
Astfel,  un BLC de dimensiuni mari implementeaz mai mult logic, ceea ce face ca numrul BLCurilor 
utilizate  dintrun  FPGA  s  fie mic,  pentru    o  funcie  dat. Dimensiunea  optim  pentru  un  bloc  logic 
trebuie stabilit plecând de la implementarea unei funcii logice date cu ajutorul unui numr cât mai mic 
de blocuri logice, în condiiile unui consum de spaiu cât mai restrâns posibil. 
C 1  ... C
1
H'
G' H'
H' F'
Multiplexor controlat de programul de configurare
  Figura 7.10. Schema real a blocului logic utilizat în Seria  XC4000E 
Suprafaa  logic  activ  este mai mic  decât  suprafaa  ocupat  de  implementarea  proiectului  întrun 
FPGA,  datorit  faptului  c  traseele  de  interconectare,  cât  i  comutatoarele,  la  rândul  lor,  ocup  o 
anumit suprafa. Aria ocupat de traseele de  interconectare  i de ctre comutatore reprezint circa 
7080% din întreaga arie a unui FPGA. 
163 
 
Se apreciaz  c FPGAurile, bazate pe Tabelele Asociative cu 4 intrri, asigur cele mai bune rezultate în 
ceea ce privete suprafaa ocupat i logica sintetizat.  
 
 
Figura 7.11.  Schema bloc simplificat a Blocului de I/E (IOB) din cadrul familiei FPGA XC4000E 
Granularitatea realizrii BLCurilor influeneaz performana FPGAurilor în sensul c o granularitate mai 
fin  a  BLCurilor  asigur  o  întârziere mai mic  între  intrare  i  ieire,  datorit  numrului mai mic  de 
niveluri  logice pe care  trebuie s  le  traverseze semnalele. Creterea granularitii    (Altera, Xilinx) BLC
urilor  conduce  la  o  cretere  a  puterii  de  comand,  a  lungimii  firelor  de  legtur  i  a  numrului  de 
comutatoare, întrucât fiecare posed mai multe intrri. 
7.2.2 INTERCONECTAREA BLOCURILOR 
Familiile  de  FPGAuri  difer  prin:  mijloacele  fizice  de  realizare  a  programrii  de  ctre  utilizator, 
organizarea traseelor de interconectare i funciile de baz ale blocurilor logice combinaionale (CLB). 
Cele mai mari diferene se  regsesc  la  tehnicile  folosite pentru  realizarea unor  interconexiuni cât mai 
flexibile în cadrul blocurilor i între blocuri.  Cele mai multe tehnici folosesc conexiuni de tip “puncte de 
intersecie” în cadrul unor trasee de tip “magistrale intersectate” sau “crossbar” (fig. 7.12). 
164 
  Figura 7.12.  Structura de interconectare de tip “crossbar”. 
La  interseciile  între  barele  verticale  i  cele  orizontale  se  pot  stabili  conexiuni  permanente  sau 
temporare, în funcie de tehnologia utilizat.  
 Astfel,  în cazul conexiunilor permanente se utilizeaz elemente de tip “antifuse” (fig.7.13), cu contact 
permanent  stabilit  ca  urmare  a  aplicrii  temporare  a  unei  tensiuni  ridicate  (Actel,  QuickLogic, 
Crosspoint). 
 
Figura 7.13. Conexiune permanent cu  element de tip “antifuse”. 
Ca avantaje  se pot meniona,  caracterul nevolatil,   dimensiunile  relativ mici,  rezistena  i  capacitatea  
reduse, iar ca dezavantaje   coninutul fix, imposibilitatea reprogramrii.  
O  serie de detalii de  implementare pentru  conexiunile permanente  realizate  cu ajutorul unor  fuzibile  
(“fuse”) sunt date în figura 7.14. 
 
Figura 7.14. Detalii de implementare pentru conexiunile permanente realizate cu  ajutorul unor fuzibile. 
165 
 În cazul conexiunilor temporare,   se utilizeaz  în calitate de comutatoare tranzistoare NMOS, cu canal 
indus, sau tranzistoare cu poart flotant. 
Un exemplu de comutator cu tranzistor controlat pe poart, cu ajutorul unui  latch programabil (Xilinx, 
Altera etc) este prezentat în  figura 7.15.  
......
Figura 7.15. Utilizarea unui tranzistor NMOS în calitate de comutator. 
Avantajul principal al acestei tehnologii se refer la posibilitatea reconfigurrii, în timp ce dezavantalele 
sunt legate de caracterul volatil i de dimensiunile relativ mari ale comutatoarelor. 
Comutatoarele bazate pe tranzistoare cu poart flotant (fig.7.16.) se bazeaz pe tehnologiile folosite în 
EPROMurile    (Altera),  al  cror  coninut  este  anulat prin  iradiere  cu ultraviolete,  i  în    EEPROMurile 
(AMD, Lattice), al cror coninut este alterat pe cale electric.   
Principalul avantaj, pe lâng reprogramabilitate,  const în absena latchurilor, care trebuie programate 
la aplicarea tensiunii de alimentare. De remarcat dezavantajele privind creterea numrului de etape de 
procesare,    în  raport cu  tehnologia CMOS  i   consumul de putere  în  regim static, asociat cu  rezistorul 
tragesus, cât i în rezistena intern mare a tranzistorului în stare de conducie.  
Linie de bit
Poarta 2
Tranzistor EPROM
166 
Dispozitivele EEPROM sunt uor de  reprogramat,  în  raport cu dispozitivele EPROM, dar aria celulei de 
baz EEPROM este de circa dou ori mai mare decât a celulei EPROM. 
Trebuie subliniat c latchurile sunt utilizate pentru:  a efectua/nu efectua conexiuni de tip “crosspoint” 
la interconexiuni, a defini funciunile blocurilor logice, a stabili opiunile utilizatorului în cadrul blocurilor 
logice, în blocurile de I/E i a asigura funcia reset i ceasul global, global/ceas. 
Structura de  interconectare  între   BLCuri, pe deo parte,   i   BLCuri – BIE, pe de alt parte, const  în 
comutatoare  programabile  i  fire/trasee  de  legtur. O  conexiune  direct,  un  segment,    între  dou 
puncte,  fr comutatoare  între ele, va purta numele de    fir,  în timp ce o  înlnuire de segmente, care 
conin  i  comutatoare  prin  care  se  transmite  un  semnal  dat  se  numete  traseu.  Tehnicile  de 
interconectare sunt acelea care stabilesc raportul între ariile ocupate de ctre partea logic i partea de 
interconectare, din cadrul unui FPGA.  
Comutatoarele  sunt  realizate  cu  ajutorul  tranzistoarelor  NMOS    (tranzistoare  de  trecere/pass 
transistors),  care  asigur  o  bun  transmisie  a  semnalului  logic  “0”,    sau  cu  ajutorul  cuplurilor  de 
tranzistoare  NMOS/PMOS  (pori  T/Tgates),  care  au  avantajul  unei  bune  transmisii  a  ambelor  valori 
(“0”/”1”)  ale  semnalelor  logice.  În  figura  7.17.  se  prezint  structura  unui  Punct  de  Interconectare 
Programabil  (PIP),  care este  format dintrun bistabil de  tip D  i o poart de  tip T Tgate.  La aplicarea 
semnalului de ceas Data este stocat în bistabilul, care comand conexiunea între firul orizontal Interco1 
i firul vertical Interco2. 
Figura 7.17.  Structura unui Punct de Interconectare Programabil (PIP). 
Porile T sunt folosite i pentru realizarea unor comutatoare de complexitate mai mare (fig.7.18.), care 
asigur  conectarea  unor  trasee  orientate  NSEV.  Simbolul  unui  asemenea  comutator,  cât  i  unele  
167 
 
configuraii de comutare sunt date în figura 7.19. (a) i (b). Comutatoarele TGates se pot structura sub 
 
 
 
168 
 
                 
Figura 7.21.  Exemplu de matrici de interconectare a blocurilor din cadrul unui FPGA. 
Arhitecturi de interconectare (Routing) 
În  cele  ce urmeaz  se vor prezenta pe  scurt  câteva exemple de  soluii de  interconectare  realizate de 
productorii de circuite numerice reprogramabile Xilinx, Actel, Altera. 
Xilinx  (fig.7.22. a) utilizeaz  trasee de  interconectare, care  înconjoar  fiecare bloc  logic combinaional 
(CLB), la interseciile traseelor fiind plasate blocuri de comutatoare(BC), organizate sub form de matrici, 
formate din tranzistoare de trecere, controlate pe grile cu ajutorul unor celule de memorie static SRAM 
(fig.7.22.  b).  Celulele de memorie  SRAM  (fig.7.22.c)  sunt utilizate  i pentru  stabilirea  funciilor  logice 
implementate de ctre multiplexoarele, care implementeaz Tablourile Asociative. 
169 
 
 
Figura 7.22.  Arhitectura de interconectare a BLCurilor utilizat de ctre Xilinx (a) i detalii privind utilizarea 
celulelor SRAM (b), (c). 
În cadrul structurii de interconectare se gsesc mai multe tipuri de segmente de fire:        
- segmente universale, care trec prin comutatoarele din blocul de comutatoare; 
- conexiuni directe, care leag direct terminalele BLC la cele 4 BLCuri înconjurtoare; 
- linii lungi cu întârziere dat i capacitate mare de comand; 
- linii de ceas pentru toate circuitele din structur. 
Soluia  (fig.  7.23.),  propus  de  ctre ACTEL,  const  în mai multe  segmente  de  fire    având  orientare 
orizontal, fa de cele care cu orientare vertical. Terminalele de intrare se conecteaz la toate traseele 
canalului, care se afl de aceeai parte cu  terminalele. Terminalele de  ieire se extind pe dou canale 
deasupra i sub blocul  logic (LB). Terminalele de  ieire se pot conecta  la toate cele 4 canale pe care  le 
intersecteaz.  Blocurile  de  comutare  sunt  distribuite  pe    lungimea  canalelor  orizontale.  Un  traseu 
vertical  se  poate  conecta  cu  oricare  traseu  vertical  pe  care  îl  intersecteaz,  ceea  ce  asigur  o mare 
flexibilitate.  
170 
Figura 7.23. Soluie de interconectare ACTEL     
Ca deficien se poate meniona creterea numrului de comutatoare, având drept consecin creterea 
sarcinii capacitive.   
Structura de interconectare promovat de ctre Altera –Max 5000 (fig.7.24.) se bazeaz pe dou niveluri 
ierarhice: local (a) i global (b). 
(a)
Bloc 4
  Figura 7.24.  Structuri de interconectare: (a) la nivel local i  (b) global (Altera Max 5000). 
Structura unei arii de blocuri logice (ABL) este asemntoare celei întâlnite în PLDuri – dispozitive logice 
programabile. La primul nivel al ierarhiei se plaseaz 16 sau 32 blocuri logice grupate sub form de ABL
uri.  Conexiunile  se  realizeaz  cu  ajutorul  tranzistoarelor  cu  poart  flotant.  Canalul,  care  conine 
traseele este amplasat vertical  în cadrul structurii. Cu ajutorul  traseelor se pot  implementa mai multe 
tipuri de conexiuni de la:  ieirile ABL,  expandoarele  logice, ieirile blocurilor logice la alte blocuri logice, 
171 
 
la  i de  la ploturile de  I/E.   Traseele menionate  se conecteaz  la  fiecare bloc din cadrul  fiecrui ABL. 
Conexiunile  între  ABLuri  se  realizeaz  prin  segmente  plasate  în  canale,  segmentele  fiind,  dup 
posibiliti,  cât  mai  lungi.  Conexiunile  între  ABLuri  au  un  caracter  global  i  formeaz  Reeaua 
Programabil de Interconectare (RPI), cu o structur regulat, ceea ce faciliteaz o împachetare eficient 
pe aria de Si. Ca dezavantaj se poate meniona numrul mare de comutatoare, ceea ce marete sarcina 
capacitiv. 
7.3 FPGA – ORGANIZARE STRUCTURAL 
Din punct de vedere  structural FPGAurile  constau  în elemente  logice,  interconexiuni programabile  i 
memorii.  Productorii  de  FPGAuri  au  gsit  diferite  soluii  pentru  organizarea  structural  a  acestora 
având  în  vedere  criterii  de  performan,  eficien,  flexibilitate,  cost  etc.    Plecând  de  la  organizarea 
intern a blocurilor FPGAurile  se pot plasa  în urmtoarele  structuri:    reele  simetrice, bazate pe  linii, 
ierarhice. 
Reelele  simetrice  (fig.7.25.) constau  în BLCuri organizate matricial pe  linii  i coloane, având  între ele 
blocuri  de  comutatoare  programabile.  Nucleul  de  BLCuri  este  înconjurat  de  BIEuri,  care  asigur 
conexiunile cu  terminalele conectate  la mediul extern. Blocurile de comutatoare programabile asigur 
implementarea traseelor pe care se propag semnalele între BLCuri, pe deo parte, BLCuri i BIEuri, pe 
de  alt  parte.  Traseele  inter  BLCuri  au  întârzieri mici,  în  timp  ce  traseele  intra  BLCuri  au  întârzieri 
sensibil mai mari. 
Structurile organizate  pe linii (fig.7.26) conin linii, formate din module logice, care alterneaz cu trasee 
orizontale de interconectare. Blocurile de I/E sunt plasate la extremitile liniilor. Liniile adiacente se pot  
interconecta prin  fire  verticale. Modulele  logice  au un  caracter pur  combinaional  i pot  implementa 
diferite  funcii  logice.  Pentru  realizarea  unor  circuite  secveniale,  pe  lâng modulele  logice mai  sunt 
necesare  i bistabile. Traseele de  interconectare  sunt constituite din  segmente  scurte    interconectate 
prin intermediul unor comutatoare de tip “antifuse”. 
Blocuri de I/E
Canal de rutare
  Figura 7.26. Structura organizat pe linii.  
Structurile ierarhice (fig.7.27.) posed la nivelul superior numai blocuri logice i trasee de interconectare. 
Blocurile logice sunt alctuite din module logice, care, la rândul lor, posed uniti capabile sa efectueze 
funcii logice i de stocare a informaiei. Fiecare unitate este controlat cu ajutorul unei memorii al crei 
coninut  este  stabilit  de  ctre  proiectant.    Conexiunile    între  blocuri  sunt  asigurate  cu  ajutorul  unor 
reele  de interconectare. Ca i în cazurile precedente, blocurile de I/E sunt plasate la periferia structurii, 
în vederea asigurrii legturii cu mediul extern.  
Bl oc  d e  I/ E
Bloc de I/E
Bloc de I/E
Modul logic
174 
M od
po rt am
en ta l /s tr uc tu ra l  
po at e  fi  re al iz at   pr in  in te rm
ed iu l e di to ru lu i 
de  s ch em
D L
S I N T E Z
Si nt ez a  se  re al iz ea z  p rin
 in te rm
ed iu l p ro gr a  
m el or  d e  si nt ez   cu m  a r f i  XS T  (X ili nx
 S yn th es is  
To ol ).  
Co ns tr ân ge ri
Li br r ii  FP GA
P R O G R A M A R E F P G A
Im pl em
el ul ui  p re su pu
ne  
 F PG
A  a  fi i er ul ui  d e  ti p 
BI T  re zu lt at  în
 e ta pa
 d e  PR
O G RA
M A RE
I M P L E M E N T A R E F P G A
S I M U L A R E Pe nt ru  re al iz ar ea  s im
ul r ii  po
t f i f ol os it e
si m ul at oa re  e xt er ne , d e  ex em
pl u 
Le g tu ri  E D IF
M AP
A RE
RU TA
ar ea  u nu
i d is po
zi ti v  FP G A  
tr eb ui e  re al iz at e  su bf az el e  de
 m ap ar e,  p la sa re
i  ru
ta re .