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下面讲第八章第二节
FPGA的发展趋势
首先我们来了解一下
FPGA的生产商
和它们采用的技术
主要的生产商有四个
第一个是Xilinx
第二个是Altera
它已经被Intel收购了
第三个是Lattice
第四个是Microsemi
它收购了之前的Actel
那么这四个公司
它们的市场份额
可以由右边这个饼状图来表示
那么份额最大的是Xilinx
其次是Altera
在其次是Lattice和Actel
这四个生产商
它们的FPGA技术主要是两种
一种是SRAM技术
包括Xilinx
Altera
Lattice
还有一种就是EPROM技术
那么最主要是Microsemi
EPROM技术它的特点就是
功耗会低一些
接下来我们看它的发展趋势
这是Altera发布的一个图片
那么从这个图片上我们可以看到
随着时间的推移
FPGA它的逻辑单元的容量
是越来越大
而它的功能也越来越强
从一般的逻辑到最后成为
系统的核心
因此我们可以总结就是FPGA
它的发展趋势第一个就是
功能和性能在不断增加
那么之所以称它为是一个系统的核心
是因为现在的FPGA它已经
制作成了一个SOC的芯片
它有的内部会包括
一个或者多个微处理器
以及以太网PCI的接口
再看这个图
那么这个图可以看到
红色和蓝色的线分别代表
FPGA它的逻辑容量
蓝色代表是速度
那么我们可以看到
从1985年到2015年
FPGA它的容量和速度
是在不断增加的
绿色和紫色的线
分别代表的是价格和功耗
那我们可以看到
在这个期间价格和功耗
却是不断下降的
从左边这个数字我们可以看到
它逻辑单元的容量
增加了一万倍
速度增加了一百倍
而功耗降低了五千倍
价格降低了一万倍
这是FPGA它的这个
具体的发展趋势
所以从这个角度
我们可以看到
它的第二个特点就是
功耗和价格在不断地降低
在说到它的这个逻辑单元的
增长的这个情况的时候
我们可以看到
现在FPGA它的这个容量
最大的已经达到了五千万门
而速度最高的已经达到了2G赫兹
然后采用的这个
集成电路的设计技术方面
已经达到了10纳米的设计技术
并且采用了新的3D的这种设计方法
这是FPGA它的发展趋势
接下来我们举两个最新的
FPGA的例子
第一个就是Xillinx
最新的FPGA的芯片
Virtex系列的一个芯片
那么这个芯片
它是采用了16纳米的技术
内部有350亿只晶体管
接近九百万个逻辑单元
它的容量是上一代的1点6倍
右边这个图显示
这个芯片面积也稍微大一些
那么有一个茶杯的口那么大
它的功耗跟上一代相比
降低了百分之六十
另外它内部有16个
ARM CortexA9的处理器
两千多个端口
28MB的存储器
以及80个收发器
它主要用在人工智能的计算
机器学习
以及计算机视觉等领域
另外它还可以用于
ASIC芯片和SoC芯片原型设计和仿真
第二个芯片就是Altera的
新的FPGA芯片
Agilex
这个芯片它采用的是CPU
加FPGA这种异构的架构
所谓异构
就是说它内部含有的这个逻辑器件
不一样
就是微处理器和FPGA是不一样的
它采用的是10纳米
3D的技术
右边是它的一个示意图
它的性能跟上一代比
提高了百分之四十
而功耗却降低了百分之四十
它的速度最高达到了112GB每秒
它主要用于数据中心
人工智能计算
以及金融方面的一些计算
再接下来我们看一下
FPGA它的应用领域
那么FPGA它的应用领域
也在不断地扩展
那它的扩展
也会表现在它的市场占有量上面
从这个图首先我们可以看到
从2013年到2019年
那么FPGA它的市场规模
是在稳步增长的
另外从现在一直到2025年
预计FPGA的市场规模也会增长
而且增长的速度
会比前面几年要快一些
那下面我们来具体看一下
它的应用方面
首先是一些传统的应用
比如说视频和图像处理
以及音频的系统
还有就是无线和有线的通信
包括以太网的通信
WiFi
另外有最新的5G的通信
还有就是消费类的电子设备
例如手持设备
然后平板显示器
家庭网关等等
另外还有就是现代的
汽车辅助驾驶系统
还有就是工业的图像
视频监控
自动控制等等
还有就是医疗领域的诊断 监视
医疗图像设备
另外还有就是数据中心
比如说高带宽 低延迟的服务器
网络以及存储的应用
另外就是高性能的计算
包括刚才说的人工智能的计算
机器学习和云计算
另外还有就是传统的领域
航空航天和军事
比如说图像处理
以及波形产生
另外最后一个就是
可以实现ASIC的原型设计
也就是说对于ASIC芯片
那么我们在设计的过程中
要对它的功能进行验证
那可以用FPGA
去对它进行验证
验证完成好了以后
再去做成固定的ASIC芯片
那么SoC在设计过程中
也需要进行建模和验证
这个也可以采用FPGA
感谢您的观看
-课程简介
-1.1 电子系统简介
-1.2 现代电子系统举例
-1.3 现代电子系统的组成
-1.4 现代电子系统设计方法
-第一章 作业
-2.1 传感器定义
-2.2 传感器的分类和性能指标
-2.3 常用传感器介绍
-2.4 常用执行器介绍
-第二章 作业
-3.1 模拟信号处理简介
-3.2 信号放大和隔离电路
-3.3 滤波电路
--3.3 滤波电路
-3.4 运算电路(一)
-3.5 运算电路(二)
-3.6 电压比较器
-3.7 功率放大电路
-3.8 模-数转换器
-3.9 数-模转换器
-第三章 作业
-4.1 直流电源简介
-4.2 线性稳压电源
-4.3 开关稳压电源
-第四章 作业
-5.1 微处理器简介
-5.2 微处理器和片上系统的发展历程
-5.3 微处理器分类
-5.4 微处理器和片上系统举例
-5.5 微处理器和片上系统硬件结构
-5.6 外围接口和设备
-5.7 嵌入式软件开发方法
-5.8 嵌入式操作系统
-5.9 外围设备应用程序开发简介
-第五章 作业
-6.1 TM4C123 简介
-6.2 TM4C123 实验板
-6.3 TM4C123 软件开发
-6.4 TM4C123 实验举例
-第六章 作业
-7.1 PSoC简介
-7.2 PSoC实验板
-7.3 PSoC软件开发
-7.4 PSoC实验举例
-第七章 作业
-8.1 FPGA简介
-8.2 FPGA的发展趋势
-8.3 FPGA的特点
-8.4 FPGA的结构
-8.5 FPGA结构举例
-8.6 FPGA设计工具和方法
-8.7 QuartusⅡ集成开发环境
-8.8 DE2-115实验平台简介
-8.9 Verilog硬件设计语言
-- 8.9.8 设计仿真
-8.10 数字电路设计与仿真举例
-第八章 作业
-9.1 SOPC简介
-9.2 Nios II 微处理器简介
-9.3 Avalone总线简介
-9.4 SOPC设计方法简介
-9.5 SOPC设计举例
-- 9.5.1 设计内容
-9.6 Nios II 软件设计
-第九章 作业
-10.1 实验内容与要求
-10.2 实验设备与器材
-10.3 注意事项与调试方法
-10.4 实验结果展示
-第十章 作业
-期末考试
--期末考试
