Программируемые вентильные матрицы: особенности, преимущества и применение
Программируемая вентильная матрица имеет возможность быстрого изменения модификации, типа интегрированных логических элементов, а также виртуально созданной принципиальной схемы. Это может быть реализовано в процессе использования, практически бесконечное количество раз. Гибкость в управлении открывает широкие возможности для ППВМ. Они могут работать как контроллеры, алгоритм функционирования которых меняется в зависимости от поступающей информации в режиме реального времени.
История создания и применение ППВМ
Первая вентильная матрица, состоящая из логических вентилей и блоков, создаваемых программным способом, была создана для коммуникационных систем связи. Ее запатентовали в 1985 году Дэвид Пейджем и Луверн Петерсон. Но уже в 90-х годах эту топологию стали широко использовать во многих отраслях электроники:
- в автомобилестроении;
- для модулей FPGA-ускорителей дата-центров;
- на производственном оборудовании, в робототехнике;
- в потребительской и бытовой электронике;
- в компьютерной технике.
Телекоммуникационная связь не отказалась от ППВМ микросхем, но стала развивать и усовершенствовать этот сектор. Некоторые современные направления электроники уже не могут быть реализованы без чипов подобного типа, например, роботы. Также применение программируемых матриц для разработки и тестирования электронных схем позволяет сократить время создания новых устройств и улучшения параметров аппаратуры.
Особенности и принцип работы ППВМ
Классическое программирование заключается в составлении алгоритма (списка) набора команд и ввода данных. Процессор их циклически обрабатывает, может изменять и корректировать сами программы и данные, поступающие из устройств ввода или памяти. Микросхемы ППВМ работают в режиме реального времени, почти, как и контроллеры, которые тоже имеют свои алгоритмы, но менее объемные.
Ячейки вентильных матриц состоят из электронных ключей, управляемых мультиплексорами и памятью Static RAM. При включении питания системе необходимо загрузиться. Для этого считывается программа и узел управления соединяет ключи матрицы в определенной конфигурации. Итоговая схема зависит от данных, хранящихся в памяти, и команд, поступающих из узла управления.
База данных содержит блоки внутренней памяти. В них хранятся шаблоны соединений и порядок функционирования (таблица истинности и др.) для каждого элемента логики или просто компонента. Программирование ППВМ заключается в выборе заготовленных шаблонов и привязки их к определенному месту в матрице. Это выглядит как составление схемы из логических элементов, радиодеталей и их соединения между собой. В итоге оно так и работает.
Производители ППВМ
В 2018 году масштаб мирового рынка интегральных программируемых матриц составил оборот в 5,7 миллиардов долларов. При этом компания Xilinx выпускала чуть более половины всего этого объема, а Intel — более третей части. Шестую часть мирового сектора ППВМ изготавливала Microchip, а остальные 9% — американская фирма Lattice Semiconductor. А сейчас Xilinx и Intel стали почти монополистами, выпуская 58% и 42% мирового объема соответственно.
В нашей компании можно купить микросхемы оптом по выгодным ценам. Закажите обратный звонок, и наши специалисты свяжутся с вами для уточнения деталей заказа.
