Feldprogrammierbares Objektarray

A Feldprogrammierbares Objektarray (FPOA) ist eine Klasse von Programmierbare Logikgeräte Entworfen, um nach der Herstellung modifiziert oder programmiert zu werden. Sie sind so konzipiert, dass sie die Lücke zwischen ASIC und FPGA überbrücken. Sie enthalten ein Gitter programmierbarer Siliziumobjekte. Der Arrix -Bereich von FPOA enthielt drei Arten von Siliziumobjekten: Arithmetische Logikeinheiten (Alus), Registrieren Sie Dateien (RFS) und multiplizieren und akkumuliert Einheiten (MACs). Sowohl die Objekte als auch die Verbindungen sind programmierbar.

Motivation und Geschichte

Das Gerät sollte die Lücke zwischen überbrücken Feldprogrammierbare Gate-Arrays (Fpgas) und Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (Asics). Das Designziel bestand darin, das zu kombinieren Programmierbarkeit von FPGAs und die Leistung von Asics. FPGAs, obwohl programmierbar, keine Leistung; Sie können nur sein getaktet zu ein paar hundert von Megahertz und die meisten FPGAs unter 100 MHz betrieben.[wenn?] FPGAs bot kein deterministisches Timing und die maximale Betriebsfrequenz hängt vom Design ab. Asics bot eine gute Leistung, aber sie konnten nicht geändert werden und waren sehr kostspielig. Die FPOA hatte eine programmierbare Architektur, eine deterministische Timing und eine Gigahertz -Leistung. Die FPOA wurde von Douglas Pihl entworfen, der diese Idee hatte, als er an einem arbeitete DARPA finanziertes Projekt.[1] Er gründete Mathstar 1997 zur Herstellung von FPOAs und die Idee war patentiert Im Jahr 2004. Die ersten FPOA -Prototypen wurden im Jahr 2005 vorgenommen und die erste Charge von FPOA -Chips waren erfunden in 2006.[2]

Die Architektur

Vereinfachte Abbildung der FPOA -Architektur. Der Bereich zwischen den Rechtecken bildet periphere Schaltkreise und das Oval um die Objektgrenzfläche zum Rest der FPOA.

FPOAs haben ein Kerngitter von Siliziumobjekten oder Kernobjekten. Diese Objekte werden durch eine synchrone Verbindungsverbindung verbunden. Jedes Kernobjekt verfügt auch über unterstützende Strukturen für die Taktsynchronisation, BIST und dergleichen. Der Kern ist von peripheren Schaltkreisen umgeben, die Speicher und E/O enthält. Eine Schnittstellenschaltung verbindet die Objekte mit dem Rest von FPOA. Die genaue Anzahl der einzelnen Objekttypen und ihre Anordnung sind spezifisch für eine bestimmte Familie. Es gibt zwei Arten von Kommunikation: nächstes Mitglied und "Party-Line". Das nächste Mitglied wird verwendet, um einen Kern mit dem nächsten Kernobjekt zu verbinden, und die Parteilinie wird verwendet, um Remote -Objekte zu verbinden. Es gibt 8 Nachbarverbindungen pro Objekt und bietet eine Übertragungsgeschwindigkeit für einen Objekthop pro Taktzyklus. Es gibt 10 Parteilinienverbindungen pro Objekt, die eine Übertragungsgeschwindigkeit von vier Objekt -Hopfen pro Taktzyklus anbieten.[3]

Anwendungen

FPOAs können fast überall überall verwendet werden, wo ein FPGA im Großen und Ganzen verwendet wird Hardware-Beschleunigung Aufgaben einschließlich digitale Signalverarbeitung, Medizinische Bildgebung, Computer Vision, Spracherkennung, Kryptographie, Bioinformatik, Computerhardwareemulation, und Luft- und Raumfahrt. Da FPOAs um schnelle und optimierte Siliziumobjekte basieren, bieten sie eine höhere Leistung in Korrektur des flachen Feldfehlers, Schnelle Fourier-Transformation Berechnung, medizinische Bildgebung, Maschinenaufwand, Bildcodierung und Dekodierung, Videocodierung und Decodierung und Künstliche Intelligenzbeschleunigung um ein paar zu nennen.[4]

Entwicklung auf FPOA

In der FPOA arbeiten wir auf Siliziumobjektebene auf einem höheren Niveau als in der in FPGA verwendeten Gate -Ebene. Dies erleichtert die Lernkurve und beschleunigt auch die Entwicklung. Die Programmierung erfolgt in System C. Die 2006 veröffentlichte Familie Arrix wurde von der FPOA -Designsoftware unterstützt, mit der Designer ihre Algorithmen auf den Geräten erstellen, überprüfen, programmieren und debuggen. Das visuelle Elite -Tool von Summit Design wurde zur Verhaltenssimulation verwendet. Mathstars Küste (Verbindungs- und Zuordnungstromwerkzeug) bot eine grafische Umgebung für die Planung und Platzierung von Bodenplanung und Platzierung in einem Zwischencode, der Hardware-Ressourcen abbildet. Der Objekt Compiler generierte die Datei, die in die FPGA geladen werden soll.[5] 2007 schlug Mathstar eine Partnerschaft mit Mentor -Grafiken und anschließende Release -Visual Elite -Editor aus Mentor -Grafiken für Verhaltenssimulation und funktionale Überprüfung ein.[6] Zu den FPOAs bot auch IP -Core -Bibliotheks -IP -Partner von Fachleuten auf dem Videomarkt sowie für den Markt für Computer Visionen.

Gegenwärtiger Status

MATHSTAR, der Produzent von FPOAs, hat nie einen Gewinn erzielt, und das Unternehmen beschloss, die Produktion im Mai 2008 zu schließen.[7] Mathstar wurde 2010 in Sajan Inc. zusammengeführt und Sajan erwarb damit das Patent von Mathstar, einschließlich des von FPOAs. Im November 2011 verkaufte Sajan mehrere Patents von Mathstar, darunter einige auf FPOAs an Olk Grun GmbH.[8]

Verweise

  1. ^ "Rechenvision: Testen von Mathstars feldprogrammierbaren Objektarrays". Edn Networks, 14. August 2013.
  2. ^ "Strahlung gehärtete FPOA für die Raumverarbeitung" (PDF). Mafa 2007. Abgerufen 14. August, 2013.
  3. ^ "Patentanwendung 0070247189". US -Patent- und Markenbüro. Archiviert von das Original am 17. August 2013. Abgerufen 14. August, 2013.
  4. ^ "Rechenvision: Testen von Mathstars feldprogrammierbaren Objektarrays". Edn networks. Abgerufen 14. August, 2013.
  5. ^ "Geräte -Spotlight: Mathstar Arrix FPOA". Nuvation. Archiviert von das Original am 13. Juni 2012. Abgerufen 14. August, 2013.
  6. ^ "Mentor, Mathstar -Partner für FPOA -Design -Tools". EE mal. Abgerufen 14. August, 2013.
  7. ^ Mathstar scheint dunkel geworden zu sein, Startribut, archiviert von das Original am 15. August 2013, abgerufen 14. August, 2013
  8. ^ "Sajan kündigt den Verkauf des ehemaligen Mathstar-Intellektuellenkomprperty an", ". Sajan. Archiviert von das Original am 19. März 2012. Abgerufen 14. August, 2013.