Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2008 №12

FPGA платформы ПЛИС Virtex-5 TXT фирмы Xilin

Тарасов Илья


После выпуска четырех платформ семейства Virtex-5 еще одна разновидность этих высокопроизводительных ПЛИС явилась некоторой неожиданностью. Казалось, что ранее выпущенные ПЛИС FPGA Virtex-5 закрыли основные потребности разработчиков аппаратуры, однако очередная разновидность этих ПЛИС продемонстрировала несколько неожиданные характеристики.

Общая характеристика

Платформу Virtex–5 TXT можно кратко охарактеризовать одним словом: приемопередатчики. Надо отметить, что в предыдущей платформе, Virtex–5 FXT, были введены приемопередатчики RocketIO GTX с максимальной скоростью обмена 6,5 Мбайт/с. Архитектура ASMBL подразумевает размещение ресурсов на кристалле в виде отдельных колонок, и вдоль одной стороны кристалла размещается максимум 24 таких приемопередатчика. Большая суммарная пропускная способность высокоскоростных интерфейсов — одна из сильных сторон ПЛИС, которая может выступать в виде своеобразной компенсации высокой стоимости этих микросхем. Действительно, если приоритетом является минимизация числа корпусов микросхем для коммуникационного оборудования, наличие наибольшего количества приемопередатчиков станет важнейшим фактором при выборе элементной базы. Важность абсолютной величины пропускной способности приемопередатчиков и привела к такому простому решению, как добавление второй колонки приемопередатчиков в архитектуру ASMBL (рис. 1). Иными словами, Virtex–5 TXT — это FPGA Virtex–5, в которой приемопередатчики расположены в обеих крайних колонках. Их суммарное число равно 40 и 48 соответственно в двух устройствах, которые и входят в состав новой платформы.

Рис. 1. Архитектура FPGA Virtex 5 FXT по сравнению с Virtex 5 TXT
Рис. 1. Архитектура FPGA Virtex 5 FXT по сравнению с Virtex 5 TXT

Характеристики устройств Virtex–5 TXT приведены в таблице.

Таблица. Характеристики устройств Virtex–5 TXT
Параметр XC5VTX150T XC5VTX240T
Секций 23 200 37 440
Логических ячеек 148 480 239 616
Триггеров 92 800 149 760
Распределенная память, кбит 1500 2400
Блоков памяти (по 36 кбит) 228 324
Итого блочной памяти, кбит 8208 11 664
Блоков DCM (Digital Clock Manager) 12 12
Блоков PLL 6 6
Программируемых выводов 680 680
Дифференциальных пар 340 340
Секций DSP48E 80 96
Блоков PCI Express 1 1
Блоков Ethernet MAC 4 4
RocketIO GTX 40 48
Требуемый объем
конфигурационной памяти, Мбит
43,4 65,8

Назначение и применение

Новая платформа предназначается фирмой Xilinx для вполне конкретного направления рынка — коммуникационных систем с суммарной пропускной способностью 100 Гбит/с (100G). На рис. 2 показано наиболее наглядное применение Virtex–5 TXT. Если ранее для получения такой характеристики было необходимо 2 FPGA (на рис. 2 показан пример с FX130T или FX200T), то единственное устройство Virtex–5 TX240T имеет такое же количество приемопередатчиков RocketIO, как и обе микросхемы FXT. В данном случае можно говорить как о снижении цены, так и об улучшении целого ряда других показателей — уменьшении площади печатной платы, увеличении скорости разработки за счет исполнения всей системы в одном кристалле, уменьшении количества внекристальных соединений.

Рис. 2. Переход к одночиповой реализации системы с суммарной пропускной способностью 100 Гбит/с
Рис. 2. Переход к одночиповой реализации системы с суммарной пропускной способностью 100 Гбит/с

Платформа имеет всего два устройства, что отражает, по всей видимости, текущую потребность основных заказчиков Xilinx. Интересно отметить дальнейшее проявление практической эффективности ASMBL с точки зрения быстрого выпуска новых ПЛИС. Ранее к первым наборам микросхем уже были добавлены устройства LX155 и SX240T, а теперь, когда с выходом платформы FXT можно было предполагать некоторое затишье перед будущим переходом к новому техпроцессу, Xilinx предлагает платформу TXT с вполне определенным назначением, выпущенную именно в рамках ASMBL — путем компоновки нужного количества колонок ресурсов.

Два устройства, которые есть в линейке TXT, имеют достаточно большой логический объем и, очевидно, относятся к устройствам верхнего ценового диапазона. В их составе нет процессорных ядер PowerPC, один блок PCI Express и четыре блока EMAC. Таким образом, в части, не относящейся к приемопередатчикам, данные ПЛИС имеют «средние» (с поправкой на их достаточно большой объем) характеристики, и ресурсы общего назначения явно ориентированы на обслуживание высокоскоростных протоколов.

Программная поддержка

Для работы с платформой Virtex–5 TXT необходима САПР ISE 10.1 с обновлением SP3. Фирмой Xilinx реализованы IP–ядра для поддержки таких популярных протоколов, как Ethernet, XAUI, Aurora, PCI Express. Ввиду того, что представленные ПЛИС относятся к достаточно специфическому сегменту рынка электронных компонентов, IP–ядра для построения представленных выше 100G–систем пока разработаны несколькими фирмами — партнерами Xilinx и лицензируются отдельно. Подробная информация о характеристиках новых ПЛИС и наличии IP–ядер приведена на www.xilinx.com/virtex5txt.

Выводы

Появление новой платформы, очевидно, интересно достаточно узкому кругу разработчиков электронной аппаратуры, специализирующихся на разработке коммуникационных систем с высокой пропускной способностью. Тем не менее выход всего двух микросхем после появления основной номенклатуры ПЛИС Virtex–5, а тем более выпуск их по технологии 65–нм дает информацию к размышлению о практической эффективности архитектуры ASMBL. Действительно, уже практически «на ходу» производителем была выполнена адаптация линейки продукции под потребности небольшой группы разработчиков аппаратуры, причем сама адаптация выполнена именно в рамках методологии ASMBL. Это позволяет предполагать, что в случае необходимости могут быть выпущены устройства и с другим соотношением ресурсов, как это было сделано в случае с RocketIO. Уже сейчас можно наблюдать существенную специализацию платформ SXT и TXT для решения задач, где преимущества ПЛИС проявляются наиболее ярко (многоканальная цифровая обработка и множество коммуникационных каналов). Это дает основания надеяться на сохранение данной тенденции в последующих поколениях FPGA и появление устройств с еще большей абсолютной производительностью в задачах цифровой обработки и преобразования высокоскоростных последовательных потоков данных.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке