36. Блок ввода/вывода

Структура блока ввода/вывода в ИС семейства ХС4000 показа­на на рис. I/O-вывод можно использовать в качестве входа или выхода, либо в качестве того и другого.

На пути входного и выходного сигналов имеются переключающиеся по фронту D-триггеры, возможность записи в которые опре­деляется мультиплексорами М5-М7. Размещение входного и выходного тригге­ров «рядом» с I/O-выводами является особенно полезным свойством ИС типа FPGA. Относительно большие задержки при прохождении сигналов от выходов внутренних триггеров логических блоков до блоков ввода/вывода могут затруд­нить стыковку данной ИС со стороны ее выходов с внешними синхронными сис­темами, если частота тактового сигнала очень высока. Большие задержки от I/О-выводов до входов триггеров в логических блоках могут затруднить сопря­жение данной ИС со стороны ее входов с внешней системой с точки зрения удов­летворения требованиям по времени установления и времени удержания, если внешние входные сигналы поступают непосредственно на тактовые входы триг­геров внутри логических блоков, а не фиксируются сначала триггерами в блоках ввода/вывода. Конечно, применение триггеров в блоках ввода/вывода возмож­но только в том случае, когда технические требования к внешнему интерфейсу ИС типа FPGA допускают «конвейерный режим» работы по входам и выходам.

37. Программируемые соединения

Как показано на рис., каждый логический блок в ИС типа FPGA окружен структурой соединений, которая в действительности является всего лишь совокуп­ностью «проводов» с возможностью подключения к ним посредством соответству­ющего программирования. Матрица логических блоков внутри ИС представляет собой мозаику, составленную из таких структур, какая показана на рисунке.

Цифрами внутри стрелок укатано число сигнальных линий в каждой шине. Т.е., у логического блока есть две выходные шины, иду­щие к логическим блокам, расположенным непосредственно под данным бло­ком и справа от него. Кроме того, каждый логический блок соединяется с тремя шинами, изображенными над ним, с одной шиной, находящейся под ним и с че­тырьмя шинами, расположенными слева от него. Сигналы по этим шинам могут передаваться в любом направлении.

Четыре сигнальные линии в шине «Общий тактовый сигнал» позволяют логическому блоку наилучшим образом использовать тактовые вход­ные сигналы, обеспечивая малую задержку и минимальный разброс задержек.

По шине «Связь с соседним блоком» данный логический блок можно со­единить не только с соседним, но и с другим блоком, но для этого потребуется более одной пересылки. При этом каждый раз сигналы должны пройти через программируемый переключатель, в результате чего задержка увеличивается. По шинам «Связь через блок» сигналы проходят мимо двух логических блоков, прежде чем попадают на переключатель, что позволяет получить меньшие за­держки при более длинных связях. Для действительно длинных связей исполь­зуются шины «Дальняя связь», в которых сигналы вообще не проходят через какие-либо программируемые переключатели. Вместо этого сигналы выраба­тываются буферами с тремя состояниями, помещенными рядом с логически блоком, и проходят вдоль всей строки матрицы, образованной логическими блоками, или вдоль всего столбца.