外文翻译FPGA技术发展探究(适用于毕业论文外文翻译+中英文对照).doc

w毕业设计论文外文 资料翻译题 目: Latest Development Trend Observation of FPGA FPGA 技术发展探究 院系名称： 信息科学与工程学院 专业班级： 电子信息科学与技术 级 2 班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 副教授 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导教师评语： 该生的英文资料与设计题目密切相关，中文翻译语句通顺，意思准确，字数符合要求，说明该生具有一定的阅读英文资料的能力。 签名： 年 月 日 w附件 1：外文资料翻译译文 FPGA 技术发展探究一 绪言 自 1985 年 Xilinx 公司推出第一片现场可编程逻辑器件（FPGA）至今FPGA 已经历了十几年的发展历史。在这十几年的发展过程中以 FPGA 为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展：现场可编程逻辑器件从最初的 1200 个可利用门发展到 90 年代的 25 万个可利用门乃至当新世纪来临之即国际上现场可编程逻辑器件的著名厂商 Altera 公司、Xilinx 公司又陆续推出了数百万门的单片 FPGA 芯片将现场可编程器件的集成度提高到一个新的水平。纵观现场可编程逻辑器件的发展历史其之所以具有巨大的市场吸引力根本在于：FPGA 不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题而且其开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低促使 FPGA 越来越多地取代了 ASIC 的市场特别是对小批量、多品种的产品需求使 FPGA 成为首选。 目前FPGA 的主要发展动向是：随着大规模现场可编程逻辑器件的发展系统设计进入quot片上可编程系统quot（SOPC）的新纪元芯片朝着高密度、低压、低功耗方向挺进国际各大公司都在积极扩充其 IP 库以优化的资源更好的满足用户的需求扩大市场特别是引人注目的所谓 FPGA 动态可重构技术的开拓将推动数字系统设计观念的巨大转变。 二 Xilinx 公司研制开发的 FPGA 系列产品的主要特征 Xilinx 公司自发明 FPGA 以来就不断的推出新器件和开发工具力求芯片的速度更高、功耗更低。其主要推出了 Virtex 系列和 SpantanTM 系列的 FPGA。Virtex系列突破了传统 FPGA 密度和性能限制使 FPGA 不仅仅是逻辑模块而成为一种系统元件。 而 SpantanTM 系列为替代 ASIC 的大容量 FPGA 树立了一个新的低成本标准。 Virtex 系列 FPGA 集成了许多满足系统级设计要求的新性能具有独特的结构特点。整个 Virtex 系列由九种器件组成系统门数从 5 万到 100 万门（1728 到 27648个逻辑单元）提供给用户的 I/O 引脚数最多超过 500 个采用多种封装形式包括先进的 1.0mm FinePitchTMBGA 和 0.8mm 芯片封装采用 5 层金属的 0.22 微米 CMOS w工艺实现 5V 容差的 I/O 接口借助于优选的时序驱动的布局和布线工具在 400MHz的 PCPU 上编译速度可达 20 万门/秒。 Virtex 系统的独特结构使它具有以下一些重要性能： 1.拥有四重数字化延时锁定电路（DLL）用于内外时钟同步使芯片到芯片间的通讯速度达到 200MHz所有器件从时钟到输出的延时均小于 3ns时钟可倍频和分频可进行 0090018002700 相移。 2.各种密度产品均设置向量式互连使布线快速可预测与内核配合良好。 3.Virtex 支持 3 级存储。它的 SelectRAM存储层为字节级（分布式存储）、千字节级（块存储）和兆字节级（与外部 DRAM 和 SRAM 的 SSTL3 接口）存储块提供很高的频宽。 4.采用 SelectI/OTM 技术同时支持多种电压和信号标准。 5.兼容 66MHz/64 比特 PCI 和 Compact PCI。 三.Altera 公司研制开发的 FPGA 系列产品的主要特征 Altera 公司的基于 CMOS 的现场可编程逻辑器件同样具有高速、高密度、低功耗的特点。 该公司针对通信市场推出的新型低成本器件-ACEX 系列。该系列的主要特点为：密度范围从 1 万到 10 万门配备锁相环（PLL）与 64 位、66MHZ 的 PCI兼容产品系列从原 1.8v 扩展至 2.5v提供系统速度超过 115MHZ 的高性能。 Altera 公司还对 FPGA 的结构进行优化提供更多的嵌入式 RAM。新近推出的FLEX 10KE 系列器件是以前的 FLEX 10K 系列器件的增强型该系列在结构上采用了与 FLEX 10K 系列相同的逻辑块但片内嵌入式 RAM 是 FLEX 10K 系列的两倍而且增加了一个双端口 RAM这对通信应用来说是一个重要的优势所在。 quot片上可编程系统quot（SOPC）得到迅速发展主要有以下几个原因： 1.密度在 100 万门以上的现场可编程逻辑芯片已经面市 2.第 4 代现场可编程逻辑器件的开发工具已经成形可对数量更多的门电路进行更快速的分析和编译并可使多名设计人员以项目组的方式同步工作 3.知识产权（IP）得到重视越来越多的设计人员以quot设计重用quot的方式对现有软件代码加以充分利用从而提高他们的设计效率并缩短上市时间 4.由于连接延迟时间的缩短片上可编程系统（SOPC）能够提供增强的性能而且由于封装体积的减小产品尺寸也减少了。 四.Actel 公司研制开发的 FPGA 系列产品的主要特征 w Actel 公司一直是世界反熔丝技术 FPGA 的领先供应商主要有两大系列的反熔丝 FPGA 产品-SX-A 系列和 MX 高速系列。SX-A 系列 FPGA 的主要特点是功耗低、在接上了所有内部寄存器之后200MHZ 运行时的功耗不到 1w而且价格也较为低廉、并拥有良好的性能。 众所周知采用反熔丝技术的 FPGA 尽管具有许多优点但是却有一个致命的弱点即只能进行一次性编程。这就为大规模 FPGA 产品的开发带来了许多不便。为了弥补这一不足近年来Altel 公司也在积极开发其它结构类型的 FPGA 产品。最具代表的是其新近推出了一种非易失性、可重新编程的门阵列 -ProASIC FPGAs。该系列产品集于高密度、低功耗、非易失性和可重新编程于一身。ProASIC FPGAs 的主要特点是：提供 98000 到 110000 个可用门内嵌拥有 FIFO 控制逻辑的两端口 SRAM（容量达到 138000 比特）提供大于 200MHZ 的内部时钟频率该系列产品的功耗仅是基于 SRAM 的 FPGA 产品的 1/3 到 1/2。 五.技术发展分析。 从以上对 Xilinx、Altera 和 Actel 三家公司各自开发产品特征的介绍我们可以看出 2000 年以 FPGA 为代表的数字系统现场集成技术发展的一些新动向归纳起来有以下几点： 深亚微米技术的发展正在推动了片上系统（SOPC）的发展。越来越多的复杂 IC 需要利用 SOPC 技术来制造。而 SOPC 要利用深亚微米技术才能实现。随着深亚微米技术的发展使 SOPC 的实现成为可能。与以往的芯片设计不同SOPC 需要对设计 IC 和在产品中实现的方法进行根本的重新评价。 芯片朝着高密度、低压、低功耗的方向挺进。采用深亚微米的半导体工艺后器件在性能提高的同时价格也在逐步降低。由于便携式应用产品的发展对现场可编程器件的低压、低功耗的要求日益迫切。因此无论那个厂家、哪种类型的产品 IP 库的发展及其作用。为了更好的满足设计人员的需要扩大市场各大现场可编程逻辑器件的厂商都在不断的扩充其知识产权（IP）核心库。这些核心库都是预定义的、经过测试和验证的、优化的、可保证正确的功能。设计人员可以利用这些现成的 IP 库资源高效准确的完成复杂片上的系统设计。 4FPGA 动态可重构技术意义深远。随着数字逻辑系统功能复杂化的需求单片系统的芯片正朝着超大规模、高密度的方向发展。与此同时人们却发现一个有趣的现象即一个超大规模的数字时序系统芯片在其工作时从时间轴上来看并不是每 w一瞬间系统的各个部分都在工作而系统是各个局部模块功能在时间链上的总成。同时人们还发现基于 SRAM 编程的 FPGA 可以在外部逻辑的控制下通过存储于存储器中不同的目标系统数据的重新下载来实现芯片逻辑功能的改变。正是基于这个称之为静态系统重构的技术有人设想能不能利用芯片的这种分时复用特性用较小规模的 FPGA 芯片来实现更大规模的数字时序系统。在研究过程中有人尝试了这种设想发现常规的 SRAM 的 FPGA 只能实现静态系统重构。要实现高速的动态重构要求芯片功能的重新配置时间缩短到纳秒量级这就需要对 FPGA 的结构进行革新。可以预见一旦实现了 FPGA 的动态重构则将引发数字系统的设计的思想的巨大转变。 六.结语。 我们可以看到在新世纪以 FPGA 为代表的数字系统现场集成技术正朝着以下几个方向发展。随着便携式设备需求的增长对现场可编程器件的低压、低功耗的要求日益迫切。芯片向大规模系统芯片挺进力求在大规模应用中取代 ASIC。为增强市场竞争力各大厂商都在积极推广其知识产权 IP 库。动态可重构技术的发展将带来系统设计方法的转变。 w附件 2：外文原文Latest Development Trend Observation of FPGABy Eriac.Clerk AMI Semiconductor - EDN 18/2/2002Since the company launched its first-Xilinx field-programmable logic device FPGAat1985. So far FPGA has experienced more than 10 years of development history. In thisprocess of development for more than 10 years digital system integration technology atthe scene represented by the FPGA made a surprising development: field programmablelogic devices has a development of having 1200 available gates initial to 250000available gates and even when the new century comes international famousmanufacturers Altera Corporation Xilinx Inc. of field programmable logic devices alsohave launched a kind of single FPGA chip with millions of gates makingfield-programmable device to raise to a new level of the degree of integration.when weTake a sweeping view of the field-programmable logic device development itsfundamental reason of huge market attraction is that FPGA electronic systems can notonly solve the small-size low-power consumption high reliability and other issues. andits short development cycle development of software less investment lower chippricesmade more and more FPGA to replace the ASIC at market especially for thedemand of low-volume and variety products FPGAs are prefer. Currently the main development trends of FPGA is: With the development oflarge-scale field-programmable logic device systems design gose into a new era in thehigh-density of the quoton-chip programmable systemquot SOPC chips go to the direction ofa low voltage low power consumption . the international major companies are activelyexpanding its IP library in order to optimize resources and better meet the needs of usersand expand the market especially in the so-called eye-catching dynamic reconfigurableFPGA technology development will promote the concept of digital system designenormous change. The main features of products developed by Xilinx FPGA company. since inventedFPGA Xilinx company has beendeveloping the constant introduction of new devices and wdevelopment tools in order to raise speed of chips to a higher and lower powerconsumption. It mainly launched Virtex series and a series of SpantanTM FPGA. Virtexseries FPGA breakthroughs in the traditional FPGA density and performance constraintsnot only made FPGA a logic modules and become a kind of system components.SpantanTM has set a new low-cost standards for ASIC alternative series and thehigh-capacity FPGA . Virtex FPGA series integrates a number of system-level design to meet therequirements of new properties and have a unique structural features.Virtex seriesentirely have a composition of nine devices the system gates count from 50000 to 1million from 1728 to 27648 logic elements The largest number of available I / O pinssupplied to users bigger than 500 applying a variety of packages including advanced 1.0mm and 0.8 mm FinePitchTMBGA chip package using a five-layer metal 0.22-micronCMOS process to achieve 5 V tolerance of I / O interface With optimal time-drivinglayout and routing tool The PCPU 400MHz the compiler speed can rase up to200000 / sec. There are a number of important properties of Virtex system with its uniquestructure : 1. There has been four layers of digital delay-locked circuit DLL for internal andexternal clock synchronizationmaking the speed of chip to chip communications goes upto200 MHz all the delay of from clock to output device was less than 3 ns clockfrequency can be double frequency and half frequency and can be at frequency whichcan carry out 0090018002700 phase shift. 2. The various density products are provided vector interconnection cabling rapidand predictable coupled well with the core. 3.Virtex support three storage. Its SelectRAM byte level for the storage layerDistributed Storage the 1000-byte block storage and megabytes level externalDRAM and SRAM with the SSTL3 interface storage block provides high bandwidth. 4.It uses SelectI / OTM technology and supports multiple voltage and signalstandards. 5. It has compatible 66 MHz/64 bit PCI and Compact PCI. w The main features of products developed by Altera FPGA company Alteras field-programmable logic devices basing on CMOS also have high-speedhigh-density low-power characteristics. The company launched a new type of low-costdevice - ACEX series for the telecommunication market. The main features of the series:the density range from 10000 to 100000 with phase-locked loop PLL and compatiblewith 64 66 MHZ PCI the product series expanded from the original 1.8 v to 2.5 vproviding system speed over 115 MHZ performance. Altera company also optimized the structure of FPGA and provided moreembedded RAM. Recently launched FLEX 10KE family of devices is the enhanceddevice of former FLEX 10K series on structure the series use the same logic block as inthe FLEX 10K series but embedded RAMs in chip are twice as in the FLEX 10K seriesand have a dual-port RAM This is an important advantage for communicationapplications. quotSystem on programmable chip quot SOPC have developed rapidly there are severalreasons: 1. logic chips with Density more than 1 million field-programmable gates alreadyavailable 2. Section 4 field-programmable logic devices and development tools have beenformed It can make more rapid analysis and compiler the number increasing gate circuitand enable the designers to work by groups of projects simultaneously 3. Intellectual property IP will be respected and more and more designersthrough quotdesign reusequot approach to fully utilize the existing software code in order toenhance their design efficiency and shorten the time-to-market 4. With the delay time of link are shortened system on programmable chip SOPCcan provide enhanced performance and because of the reduced package size productsize has been reduced. The main features of products developed by Actel FPGA Corporation Actel Corporation has been being a leading provider of antifuse FPGA technologyin the the world There are two major series of antifuse FPGA products - SX-A andMX-series. The main character of SX-A FPGA series is low power consumption wconnected to all the internal registers Power of running on 200 MHZ less than 1 w andthe prices are relatively cheap but have good performance. As we all know Despite antifuse FPGA technology has many advantages but thereis a fatal weakness that is only can make one-time programming. This has created manyinconveniences for a large-scale FPGA product development. To make up for thisshortfall in recent years Altel company is also developing other types of FPGA productsactively. The most representative thing is that the company introduced a non-volatile canbe re-programmed gate array - ProASIC FPGAs recently. This series of products is set inhigh-density low-power non-volatile and can be re-programmed in one. The maincharacteristics of ProASIC FPGAs are: to provide 98000 to 110000 available gatesFIFO control logic embedded with the two-port SRAM capacity of 138000 bitsproviding more than 200 MHZ internal clock frequency Power of the series is 1 / 3 to 1 /2to the power of SRAM-based FPGA products. Analysis on the development of technology From all characteristics of the respective product development Xilinx Altera andActel three companies Above we can see at 2000 the trends of digital syst