xilinx和 ALTERA系列芯片

芯片了解：

一、Xilinx的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Spartan系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Virtex系列，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。 在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。

1.spartan—3 Spartan-3系列FPGA

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是为那些需要大容量、低价格电子应用的用户而设计的。该系统的8种FPGA

密度从5万到500万门。Spartan-3系列是在Spartan-IIE成功的基础上通过增加逻辑资源、增加内部RAM

容量、增加I/O引脚数量、增加时钟管理功能以及增加总体性能来实现的，很多增强的功能都来自于Virtex-II技术。这些结合了先进处理技术的改进，使得Spartan-3的性价比超出以前所能达到的水平。也为可编程逻辑器件提供了新的标准。由于异常的低价，Spartan-3可广泛地应用于各种电子设计，包括军工航天、宽带接入、家庭网络、投影电视、数字电视。Spartan-3还是替代ASIC的更佳选择。不同于通常的ASIC，FPGA减少了初期成本并缩短了开发周期。同时，FPGA的可编程性也使得它能在不需要考虑硬件更改的情况下进行设计升级，这是ASIC不能做到的。

Spartan-3系列FPGA产品的主要技术参数指标如表2.1所示。 表2.1 Spartan-3系列FPGA技术参数

器件名称 逻辑单元 1728 4320 8064 17280 29952 46080 62208 74880 系统门CLB阵密度 列 50K 50K 50K 1M 1.5M 2M 4M 5M 16×12 24×20 32×28 CLB总数 192 480 896 最大用最大差分布式BlockR户I/O 分I/O RAM容AM容量/bit 量/bit 124 173 264 391 487 565 712 784 56 76 116 175 221 270 312 344 12K 30K 56K 120K 208K 320K 432K 520K 72K 216K 288K 432K 567K 720K 1728K 1872K XC3S50 XC3S200 XC3S400 XC3S1000 XC3S1500 XC3S2000 XC3S4000 XC3S5000 48×40 1920 64×52 3328 80×64 5120 96×72 104×80 6912 8320

Spartan-3系列FPGA结构包括5个基本的可编程功能单元：（1）可配置逻辑块（CLB）。该模块包括基于RAM的查找表(LUT)。除了作为存储器外，CLB还能通过编程实现很多的逻辑功能。 （2）输入/输出模块（IOB）。该模块控制I/O引脚和内部逻辑单元之间的数据流动，每一个IOB支持双向三态的数据流动，支持23种差分信号标准（其中有6种高性能差分标准）。输入/输出模块还包括了双数据速率寄存器（Double Data-Rate,DDR），数控电阻（Digitally controlled Impedance, DCI）提供自动的片内终端，大大简化了电路板的设计。 （3）Block RAM模块。该模块提供了18Kbit的双口数据存储。 （4）乘法器模块。该模块提供了18位的二进制数据乘法。 （5）数字时钟管理模块(Digital Clock Manager,DCM)。该模块提供了自校准、全数字的解决方案，可以提供分布式的、延时的、合成频率的、分频的以及移相的时钟信号。 下为Spartan-3系列结构图 。

这些单元的组成方式如图所示。IOB环围绕在规则的CLB阵列周围。XS3S50仅有1列RAM嵌入在CLB阵列中。而XS3S200~XS3S2000则有2列RAM。XS3S4000和XS3S5000含有4列RAM。每一列RAM由一些18Kbit的RAM块组成，每一块带有一个专用乘法器。DCM则在每一列RAM的末端。Spartan-3系列有丰富的连线和开关网络，这些网络用来连接5个功能单元并在它们之间传输数据。每个功能单元有一个开关矩阵实现多点连接。

简评：成本低廉，总体性能指标不是很优秀，适合低成本应用场合，是Xilinx未来几年在低端FPGA市场上的主要产品，目前市场上中低容量型号很容易购买到，大容量相对少一些。

2 .virtex-5

据基于客户设计的性能基准测试显示，与前一代 Virtex-4 器件相比，Virtex-5 系列的ExpressFabric 技术平均提高 30% 的性能，这大约相当于两个速度等级。Virtex-5 系列是高性能设计的选择平台；其逻辑结构和硬 IP 模块可以在 550 MHz 时钟速率下运行。例如，其逻辑结构中的许多功能都有能力在这一时钟速率下运行，如计数器、加法器以及 LUT 结构的存储器 (RAM/ROM)。硬 IP 模块（存储器和 DSP）也是为了在同样速度下运行而设计的。

ExpressFabric 技术：新型 ExpressFabric 技术以使用对角对称互连模式的 6 输入 LUT 架构和布线为基础。

输入 LUT 架构：查找表 (LUT)、特别功能 （如进位链和专用复用器）和触发器 (FF) 的组合以及连接这些元件的方法决定着实现逻辑及算术功能的性能和效率。Virtex-5 系列 ExpressFabric 技术是在 Xilinx 多年经验的基础上演进的一步。自从二十世纪八十年代中期推出和生产第一款 FPGA 以来，大多数 FPGA 都是以相同的基础架构为基础，即 4 输入 LUT。过去，所有 FPGA 的一个共同特点是，需要四个以上输入的功能必须使用若干 LUT 和 / 或复用器的组合才能实现。Virtex-5 系列是第一个提供具有完全独立（非共享）输入的真正 6 输入 LUT 的 FPGA 平台。这一点带来了一些令人瞩目的优势。为了提高逻辑结构的性能，至关重要的是要通过 LUT 尽量缩短关键路径延迟。

二 Altera公司2004年推出了新款Cyclone II系列FPGA器件。Cyclone II FPGA的成本比第一代Cyclone器件低30%，逻辑容量大了三倍多，可满足低成本大批量应用需求。Cyclone II器件包含了许多新的特性，如嵌入存储器、嵌入乘法器、PLL和低成本的封装，这些都为诸如视频显示、数字电视(DTV)、机顶盒(STB)、DVD播放器、DSL调制解调器、家用网关和中低端路由器等批量应用进行了优化。成本优化的架构：Cyclone II器件采用TSMC90nm低K绝缘材料工艺技术，这种技术结合Altera低成本的设计方式，使之能够在更低的成本下制造出更大容量的器件。这种新的器件比第一代Cyclone产品具有两倍多的I/O引脚，且对可编程逻辑，存储块和其它特性进行了最优的组合，具有许多新的增强特性。Altera为配置Cyclone II FPGA提供了低成本的串行配置器件。这些串行配置器件定价为批量应用，成本是相应Cyclone II FPGA的10%。四个串行配置器件(1Mbit，4Mbit，16Mbit和64Mbit)提供了节省空间的8脚和16脚SOIC封装。器件中任何不用于配置的存储器可用于一般存储，进一步增强其价值。

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