Основные типы СБИС

При создании систем на основе ПЛИС все этапы проектирования выполняются разработчиком на одном рабочем месте с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР).

Каждая компания -производитель ПЛИС разрабатывает и выпускает свою САПР, обеспечивающую реализацию всех этапов проектирования для каждого типа программируемой логики.

41

Основные типы СБИС

Отличительной особенностью ПЛИС архитектуры FPGA семейств XILINX XC2000, ХСЗООО, ХС3100, ХС4000 является наличие поля логических блоков и блоков ввода-вывода, связанных между собой посредством коммутационных блоков.

Логические блоки, блоки ввода/вывода и коммутационные поля конфигурируются при загрузке в ПЛИС битовой последовательности, полученной в результате разработки схемы.

43

Основные типы СБИС

Логический блок - один из базовых элементов архитектуры ПЛИС FPGA, может выполнять любую логическую функцию в соответствии с заданной битовой последовательностью. Изменять выполняемую функцию можно неограниченное количество раз путем загрузки другой битовой последовательности.

44

Основные типы СБИС

Блок ввода/вывода, так же как и логический блок, может быть настроен на выполнение любого электрического соединения реализованной внутри ПЛИС схемы с внешним миром через соответствующий контакт микросхемы.

.

45

Основные типы СБИС

Направление развития микроэлектронных компонентов вычислительных систем

Для создания высокоэффективных вычислительных систем важно интегрировать на кристалле как можно больше функций по обработке и хранению данных, а также интерфейс с пользователем и другими вычислительными системами.

Например, в кристалле смартфона интегрированы как многоядерный цифровой процессор, так и сигнальный процессор и аналоговые схемы преобразования звука. То же относится к перспективным СБИС для КА.

46

Основные типы СБИС

Стремление к интеграции совокупности функций обусловлено рядом факторов.

•Во-первых, при однокристальной реализации пропускная способность интерфейсов между подсистемами обработки и хранения данных не ограничивается количеством выводов корпуса кристалла и может достигать требуемого значения.

•Во-вторых, упрощается системная плата, на которую монтируется кристалл, уменьшается объем монтажных работ, повышаются показатели надежности и производительности вычислительной системы и уменьшается ее стоимость.

.

47

Основные типы СБИС

•В-третьих, снижаются требования к количеству выводов корпуса кристалла, так как минимизируется интерфейс с другими компонентами вычислительной системы, например с устройствами отображения информации. И, наконец,

•В четвертых, реализуются возможности миллионов транзисторов, которые могут быть размещены на кристалле. Эти транзисторы можно использовать как для построения специализированной системы, состоящей из совокупности проблемно- ориентированных блоков, так и для создания параллельных систем из нескольких процессоров.

48

Основные типы СБИС

Наряду с созданием однокристальных систем существует проблема организации быстрых интерфейсов между микросхемами в многокристальных системах, например между микросхемами процессора и памяти.

В Pentium Pro, например, эта проблема решается путем размещения в одном корпусе двух кристаллов: собственно микропроцессора и кэш-памяти второго уровня. Другое возможное решение этой проблемы заключается в создании многокристальных микросборок, в которых бескорпусные СБИС монтируются на кремниевой подложке с нанесенными, возможно несколькими, слоями межкристальных соединений.

49

Основные типы СБИС

Рентгеновский снимок многокристальной СБИС

50