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    1.2.3  FPGA的分类
    随着可编程逻辑器件的发展,许多厂商都开始开发FPGA器件。不同型号的FPGA的功能,多应用的领域都不同。下面会介绍一下针对FPGA按照不同方法进行的分类
    按照逻辑模块的规则分类,可以将FPGA分为细粒度和粗粒度结构两大类。其中,细粒度的规模较小,通常只有数个晶体管组成,有点像门阵列基本单元。细粒度的优点是,它的资源可以在实际应用中被完全地利用。缺点是速度比较慢,因为它需要大量的连线和开关来完成复杂的逻辑功能。而细粒度不同,它的规模非常大,在内部只需要添加少量的门和内部连线就可以完成复杂的逻辑功能,并且性能很好。它的缺点同样显而易见,那就是分配的资源不能被有效完整的利用。
    由于半导体技术的飞速发展,芯片集成度越来越高,很多厂家开发出了高级细粒度的FPGA使的细粒度的FPGA可以在一定程度上克服缺点,使其逻辑功能块的规模大大增强。
    按照逻辑块的构造分类,可将FPGA分为查找表型和多路开关型。
    查找表其实就是一个RAM,而Xilinx公司所开发的FPGA大多为这一类型。当用户通过某些方式,比如原理图和HDL语言,描述了一个逻辑电路,FPGA的开发软降将自动预测出所有可能的结果,并将这些结果全部输入到RAM中,这样就是的每一个信号都会作为地址去让FPGA进行查表,FPGA只需在对应的地质找出对应的内容,然后完成输出即可。而现在Xilinx公司所生产的FPGA大部分都是4输入的LUT,只有最新推出的Viretx.5系列FPGA实现了真正的6输入LUT。
    Altera公司的FPGA器件的逻辑块构造大多数为多路开关型,它是靠控制多路开关来完成任务。编程时需要掌握每一个开关的特性,对输入的信号进行选择和配置,从而实现不同的逻辑功能。
    查找表的优势在于,它的功能非常多样化,有N个输入的查找表可以实现N×N个任意的组合逻辑函数。而多路开关的优点在于可以构成大量函数的逻辑块。
    按照编程工艺分类,可将FPGA分为三大类:基于反熔丝编程的FPGA、基于SRAM编程的FPGA和基于EEPROM、Flash编程的FPGA。基于反熔丝编程的FPGA的优势在于,它的体积非常小,集成度很高,运行速度很快,并且还可以加密,防拷贝,看那个干扰等优势。但缺点在于,这种芯片只能一次编程,不能反复修改。这也使得这种芯片只能适用于已经成型的产品和大批量的应用。SRAM型FPGA的优点在于它可以进行反复编程。在上电时,FPGA可以加载不同的程序以完成不同的功能,掉电时SRAM数据自动清零,可以反复擦写。而FLASH型拥有以上两种芯片的优点,既具有非易失性,还可以重复编程。但它的缺点在于不能动态重构,功耗也较前两种FPGA要高。
    现在常用的FPGA大多为SRAM型和FLASH型,而军事领域常用反熔丝编程型。
    1.2.4  FPGA的国内外现状
    目前,FPGA的应用已经深入到了国内外的各个行业。在FPGA的基础上,许多机构和公司进行产品的开发与研制,在广泛的领域中,都取得了很好的效果。    在国外,英国The University of Manchester计算机学院,经过长时间的研究,自行开发研制了一款基于Altera公司的FPGA开发板。这块教学板被广泛的运用到各个层次的FPGA教学中,其中包括ARM体系结构、数字逻辑电路、超大规模逻辑电路设计以及数字信号处理等课程。美国Stanford University直接应用Altera公司的大学计划项目所提供的Cyclone Ⅱ型FPGA开发板,并基于此进行高级光纤通信系统的研究。Swinburne University of Technology结合Altium公司的 Nano Board,基于FPGA的纳米级开发板,研究在FPGA中实现AES(Advanced Encryption Standard)算法,这时的学生们对FPGA的开发和学习有了全面而深刻的了解。
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