مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة الميدانية

📅 آخر تحديث: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

معالج FPGA من نوع Stratix IV من شركة Altera
معالج Spartan FPGA من شركة Xilinx
طَرد
مت

مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة الميدانية ( FPGA ) هي نوع من الدوائر المتكاملة القابلة للتهيئة ، والتي يمكن برمجتها بشكل متكرر بعد التصنيع. تُعدّ FPGAs مجموعة فرعية من الأجهزة المنطقية المعروفة باسم الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة (PLDs). تتكون من مصفوفة متصلة شبكيًا من وحدات منطقية قابلة للبرمجة ، يمكن تهيئتها ميدانيًا للربط مع وحدات منطقية أخرى لأداء وظائف رقمية متنوعة. غالبًا ما تُستخدم FPGAs في الإنتاج المحدود (المنخفض) للمنتجات المصممة حسب الطلب، وفي البحث والتطوير، حيث لا تُشكّل التكلفة العالية لوحدات FPGAs الفردية عاملًا حاسمًا، وحيث يكون إنشاء وتصنيع دائرة مخصصة غير مُجدٍ. تشمل التطبيقات الأخرى لـ FPGAs قطاعات الاتصالات، والسيارات، والفضاء، والصناعة، والتي تستفيد من مرونتها، وسرعة معالجة الإشارات العالية، وقدرات المعالجة المتوازية.

تُكتب إعدادات FPGA عادةً باستخدام لغة وصف الأجهزة (HDL)، مثل VHDL ، على غرار اللغات المستخدمة في الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs). وكانت مخططات الدوائر تُستخدم سابقًا لكتابة هذه الإعدادات.

يمكن تهيئة وحدات المنطق في مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA) لأداء وظائف منطقية معقدة ، أو للعمل كبوابات منطقية بسيطة مثل AND و XOR . في معظم مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة، تتضمن وحدات المنطق أيضًا عناصر ذاكرة ، قد تكون عبارة عن قلابات بسيطة أو وحدات ذاكرة أكثر تطورًا. [ 1 ] يمكن إعادة برمجة العديد من مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة لتنفيذ وظائف منطقية مختلفة، مما يسمح بحوسبة مرنة قابلة لإعادة التكوين كما هو الحال في برامج الحاسوب .

تلعب مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) دورًا في تطوير الأنظمة المدمجة نظرًا لقدرتها على بدء تطوير برمجيات النظام بالتزامن مع الأجهزة، وتمكين محاكاة أداء النظام في مرحلة مبكرة جدًا من التطوير، والسماح بتجارب النظام المختلفة وتكرارات التصميم قبل وضع اللمسات الأخيرة على بنية النظام. [ 2 ]

تُستخدم مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) بشكل شائع أثناء تطوير الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) لتسريع عملية المحاكاة.

تاريخ

نشأت صناعة الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA) من ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) وأجهزة المنطق القابلة للبرمجة (PLDs). وكانت كل من ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) وأجهزة المنطق القابلة للبرمجة (PLDs) تتيح خيار البرمجة على دفعات في المصنع أو في الموقع (قابلة للبرمجة ميدانيًا). [ 3 ]

تأسست شركة ألترا في عام 1983 وقدمت أول جهاز منطقي قابل لإعادة البرمجة في الصناعة في عام 1984 - وهو EP300 - والذي تميز بنافذة كوارتز في العبوة تسمح للمستخدمين بتسليط مصباح فوق بنفسجي على الشريحة لمسح خلايا EPROM التي تحتوي على تكوين الجهاز. [ 4 ]

أنتجت شركة Xilinx (التي تملكها الآن شركة AMD ) أول مصفوفة بوابات قابلة للبرمجة ميدانيًا قابلة للتطبيق تجاريًا في عام 1985 [ 3 ] ، وهي XC2064. [ 5 ] احتوت XC2064 على بوابات قابلة للبرمجة ووصلات قابلة للبرمجة بين البوابات، مما شكل بداية تقنية وسوق جديدين. [ 6 ] احتوت XC2064 على 64 وحدة منطقية قابلة للتهيئة (CLBs)، مع جدولَي بحث (LUTs) بثلاثة مداخل . [ 7 ] 

في عام 1987، موّل مركز الحرب السطحية البحرية تجربة اقترحها ستيف كاسلمان لتطوير حاسوب ينفذ 600 ألف بوابة قابلة لإعادة البرمجة. وقد نجح كاسلمان في ذلك، وحصل على براءة اختراع متعلقة بالنظام في عام 1992. [ 3 ]

استمرت شركتا ألترا وزيلينكس في الهيمنة دون منافسة، ونمتا بسرعة من عام 1985 حتى منتصف التسعينيات، حين ظهر منافسون جدد، مما أدى إلى تآكل جزء كبير من حصتهما السوقية. وبحلول عام 1993، كانت شركة أكتيل (التي أصبحت لاحقًا مايكروسيمي ، والآن مايكروشيب ) تستحوذ على حوالي 18% من السوق. [ 6 ]

شهدت التسعينيات نموًا سريعًا لتقنية FPGA، سواءً من حيث تطور الدوائر أو حجم الإنتاج. في أوائل التسعينيات، استُخدمت هذه التقنية بشكل أساسي في الاتصالات السلكية واللاسلكية والشبكات . وبحلول نهاية العقد، شقت طريقها إلى التطبيقات الاستهلاكية والسيارات والصناعية. [ 8 ]

بحلول عام 2013، مثلت شركات Altera (31 بالمائة) وXilinx (36 بالمائة) وActel (10 بالمائة) مجتمعة ما يقرب من 77 بالمائة من سوق FPGA. [ 9 ]

بدأت شركات مثل مايكروسوفت باستخدام معالجات FPGA لتسريع الأنظمة عالية الأداء وكثيفة الحساب (مثل مراكز البيانات التي تشغل محرك بحث Bing )، وذلك بفضل ميزة الأداء لكل واط التي توفرها هذه المعالجات. [ 10 ] بدأت مايكروسوفت باستخدام معالجات FPGA لتسريع Bing في عام 2014، وفي عام 2018 بدأت بنشرها في أحمال عمل أخرى في مراكز البيانات لمنصة الحوسبة السحابية Azure . [ 11 ]

منذ عام 2019، تم دمج الأجيال الحديثة من FPGAs مع بنى أخرى مثل محركات الذكاء الاصطناعي لاستهداف أحمال العمل في مجال الذكاء الاصطناعي. [ 12 ]

نمو

تشير الجداول الزمنية التالية إلى التقدم المحرز في جوانب مختلفة من تصميم FPGA.

البوابات

  • 1987: 9000 بوابة، Xilinx [ 6 ]
  • 1992: 600,000، قسم الحرب السطحية البحرية [ 3 ]
  • أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين: ملايين [ 8 ]
  • 2013: 50 مليون، Xilinx [ 13 ]

حجم السوق

  • 1985: أول معالج FPGA تجاري  : Xilinx XC2064 [ 5 ] [ 6 ]
  • 1987: 14 مليون دولار [ 6 ]
  • حوالي عام 1993 : >385 مليون دولار [ 6 ]
  • 2005: 1.9 مليار دولار [ 14 ]
  • تقديرات عام 2010: 2.75 مليار دولار [ 14 ]
  • 2013: 5.4 مليار دولار [ 15 ]
  • تقديرات عام 2020: 9.8 مليار دولار [ 15 ]
  • تقديرات عام 2030: 23.34 مليار دولار [ 16 ]

يبدأ التصميم

بداية التصميم هي تصميم مخصص جديد للتنفيذ على FPGA.

تصميم

تتمتع معالجات FPGA الحديثة ببوابات منطقية ووحدات ذاكرة وصول عشوائي (RAM) كافية لتنفيذ العمليات الحسابية الرقمية المعقدة. ويمكن استخدامها لتنفيذ أي وظيفة منطقية يمكن أن تؤديها معالجات ASIC . وتوفر إمكانية تحديث الوظائف بعد الشحن، وإعادة التكوين الجزئي لجزء من التصميم [ 19 ] ، وانخفاض تكاليف الهندسة غير المتكررة مقارنةً بتصميم ASIC (على الرغم من ارتفاع تكلفة الوحدة بشكل عام)، مزايا عديدة للعديد من التطبيقات. [ 1 ]

نظراً لأن تصميمات FPGA تستخدم معدلات إدخال/إخراج فائقة السرعة وناقلات بيانات ثنائية الاتجاه ، يصبح التحقق من التوقيت الصحيح للبيانات الصالحة ضمن وقت الإعداد ووقت التثبيت تحدياً. [ 20 ] يساعد تخطيط الدوائر على تخصيص الموارد داخل FPGAs لتلبية قيود التوقيت هذه.

تتضمن بعض معالجات FPGA ميزات تناظرية بالإضافة إلى وظائفها الرقمية. الميزة التناظرية الأكثر شيوعًا هي معدل التغير القابل للبرمجة على كل طرف إخراج. يتيح ذلك للمستخدم ضبط معدلات منخفضة على الأطراف ذات الأحمال الخفيفة التي قد تُصدر رنينًا أو اقترانًا غير مقبول، وضبط معدلات أعلى على القنوات عالية السرعة ذات الأحمال الثقيلة التي قد تعمل ببطء شديد. [ 21 ] [ 22 ] ومن الميزات الشائعة أيضًا دوائر تشغيل مذبذبات الكريستال الكوارتزي، ومذبذبات RC المدمجة ، وحلقات قفل الطور مع مذبذبات متحكم بها بالجهد تُستخدم لتوليد وإدارة الساعة، بالإضافة إلى ساعات إرسال واستعادة ساعة الاستقبال في أنظمة التسلسل وفك التسلسل عالية السرعة (SERDES). كما تُعد المقارنات التفاضلية على أطراف الإدخال، المصممة للاتصال بقنوات الإشارة التفاضلية ، شائعة إلى حد ما . تتضمن بعض معالجات FPGA ذات الإشارات المختلطة محولات تناظرية-رقمية (ADCs) ومحولات رقمية-تناظرية (DACs) مدمجة مع وحدات معالجة الإشارات التناظرية، مما يسمح لها بالعمل كنظام متكامل على شريحة (SoC). [ 23 ] تُطمس هذه الأجهزة الخط الفاصل بين معالج FPGA، الذي يحمل أصفارًا وواحدات رقمية على نسيج التوصيل البيني الداخلي القابل للبرمجة، ومصفوفة تناظرية قابلة للبرمجة ميدانيًا (FPAA)، التي تحمل قيمًا تناظرية على نسيج التوصيل البيني الداخلي القابل للبرمجة.

كتل منطقية

مثال توضيحي مبسط لخلية منطقية (LUT  - جدول البحث ، FA  - جامع كامل ، DFF  - قلاب من النوع D )

تتألف بنية FPGA الأكثر شيوعًا من مصفوفة من وحدات منطقية تُسمى وحدات منطقية قابلة للتهيئة (CLBs) أو وحدات مصفوفة منطقية (LABs) (بحسب الشركة المصنعة)، ومنافذ إدخال/إخراج ، وقنوات توجيه. [ 1 ] عمومًا، تتمتع جميع قنوات التوجيه بنفس العرض (عدد الإشارات). ويمكن وضع عدة منافذ إدخال/إخراج في ارتفاع صف واحد أو عرض عمود واحد في المصفوفة.

يجب ربط دائرة التطبيق بمعالج FPGA ذي موارد كافية. في حين يُمكن تحديد عدد وحدات المنطق ووحدات الإدخال/الإخراج المطلوبة بسهولة من التصميم، إلا أن عدد قنوات التوجيه اللازمة قد يختلف اختلافًا كبيرًا حتى بين التصاميم التي تحتوي على نفس القدر من المنطق. على سبيل المثال، يتطلب مفتاح التقاطع توجيهًا أكثر بكثير من مصفوفة متزامنة بنفس عدد البوابات. ولأن قنوات التوجيه غير المستخدمة تزيد من تكلفة معالج FPGA (وتقلل من أدائه) دون أي فائدة، يحاول مصنّعو معالجات FPGA توفير عدد كافٍ من القنوات بحيث يُمكن توجيه معظم التصاميم التي تتناسب مع جداول البحث (LUTs) ووحدات الإدخال/الإخراج . ويتم تحديد ذلك من خلال تقديرات مثل تلك المستمدة من قاعدة رينت أو من خلال تجارب على تصاميم موجودة. [ 24 ]

بشكل عام، تتكون وحدة المنطق من عدة خلايا منطقية. تتألف الخلية النموذجية من جدول بحث (LUT) رباعي المدخلات، وجامع كامل (FA)، وقلاب من النوع D. يمكن تقسيم جدول البحث إلى جدولين بحثيين ثلاثيي المدخلات. في الوضع العادي ، يتم دمج هذين الجدولين في جدول بحث رباعي المدخلات عبر المُضاعِف الأول (mux). في الوضع الحسابي ، تُغذّى مخرجاتهما إلى الجامع. يتم برمجة اختيار الوضع في المُضاعِف الثاني. يمكن أن يكون الخرج متزامنًا أو غير متزامن ، وذلك حسب برمجة المُضاعِف الثالث. عمليًا، يُخزّن الجامع بالكامل أو أجزاء منه كدوال في جداول البحث لتوفير المساحة . [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]

كتل صلبة

تُوسّع عائلات FPGA الحديثة نطاق الإمكانيات المذكورة أعلاه لتشمل وظائف عالية المستوى مُدمجة في السيليكون. ويُقلّل تضمين هذه الوظائف الشائعة في الدائرة من المساحة المطلوبة، ويُحسّن أداءها مقارنةً ببنائها من عناصر منطقية أولية. ومن أمثلة هذه الوظائف: المضاعفات ، ووحدات معالجة الإشارات الرقمية العامة ، والمعالجات المُدمجة ، ومنطق الإدخال/الإخراج عالي السرعة، والذاكرة المُدمجة .

يمكن أن تحتوي معالجات FPGA المتطورة على أجهزة إرسال واستقبال متعددة الجيجابت عالية السرعة ، ووحدات IP صلبة مثل أنوية المعالج ، ووحدات التحكم في الوصول إلى وسائط الإيثرنت ، ووحدات تحكم PCI أو PCI Express ، ووحدات تحكم الذاكرة الخارجية . توجد هذه الوحدات جنبًا إلى جنب مع النسيج القابل للبرمجة، ولكنها مبنية من الترانزستورات بدلًا من جداول البحث (LUTs)، مما يمنحها أداءً واستهلاكًا للطاقة على مستوى الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) دون استهلاك قدر كبير من موارد النسيج، مما يترك مساحة أكبر من النسيج متاحة للمنطق الخاص بالتطبيق. تحتوي أجهزة الإرسال والاستقبال متعددة الجيجابت أيضًا على دوائر معالجة إشارات عالية الأداء ، بالإضافة إلى وحدات تسلسل وفك تسلسل عالية السرعة، وهي مكونات لا يمكن بناؤها باستخدام جداول البحث (LUTs). قد يتم تنفيذ وظائف الطبقة الفيزيائية (PHY) ذات المستوى الأعلى، مثل ترميز الخط، جنبًا إلى جنب مع وحدات التسلسل وفك التسلسل في منطق صلب، أو قد لا يتم تنفيذها، وذلك حسب نوع معالج FPGA.

محتوى خفيف

نظام Xilinx Zynq-7000 قابل للبرمجة بالكامل على شريحة واحدة

يُعدّ استخدام وحدات المعالجة البرمجية (IP cores) المُدمجة ضمن منطق FPGA نهجًا بديلًا لاستخدام المعالجات الكلية الصلبة . ومن الأمثلة الشائعة على هذه المعالجات: Nios II و MicroBlaze و Mico32 . تُبرمج العديد من وحدات FPGA الحديثة أثناء التشغيل ، مما أدى إلى ظهور مفهوم الحوسبة القابلة لإعادة التكوين أو الأنظمة القابلة لإعادة التكوين - وهي وحدات معالجة مركزية تُعيد تكوين نفسها لتناسب المهمة المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، بدأت تظهر بنى جديدة غير قائمة على FPGA. تعتمد المعالجات الدقيقة القابلة للبرمجة برمجياً، مثل Stretch S5000، نهجًا هجينًا من خلال توفير مجموعة من نوى المعالجة ونوى قابلة للبرمجة شبيهة بنوى FPGA على نفس الشريحة. 

اندماج

في عام 2012، تم تطوير النهج المعماري ذي الحبيبات الخشنة خطوةً أخرى بدمج وحدات المنطق والوصلات البينية لدوائر FPGA التقليدية مع المعالجات الدقيقة المدمجة والأجهزة الطرفية ذات الصلة لتشكيل نظام متكامل على شريحة قابلة للبرمجة . ومن أمثلة هذه التقنيات الهجينة معالج Xilinx Zynq-7000 SoC القابل للبرمجة بالكامل [ 28 ] ، والذي يتضمن معالج ARM Cortex-A9 MPCore ثنائي النواة بتردد 1.0 جيجاهرتز مدمجًا ضمن بنية منطق FPGA [ 29 ] ، أو معالج Altera Arria V FPGA، الذي يتضمن معالج ARM Cortex-A9 MPCore ثنائي النواة بتردد 800 ميجاهرتز . ويُعد Atmel FPSLIC جهازًا آخر من هذا النوع، حيث يستخدم معالج AVR مع بنية منطق Atmel القابلة للبرمجة. تتضمن أجهزة Microsemi SmartFusion معالجًا صلبًا ARM Cortex-M3 (مع ذاكرة فلاش تصل إلى 512 كيلوبايت وذاكرة وصول عشوائي تصل إلى 64 كيلوبايت) ووحدات طرفية تناظرية مثل محولات تناظرية إلى رقمية متعددة القنوات ومحولات رقمية إلى تناظرية في نسيج FPGA القائم على ذاكرة الفلاش .    

تسجيل الوقت

معظم الدوائر المنطقية داخل مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA) هي دوائر متزامنة تتطلب إشارة ساعة . تحتوي هذه المصفوفات على شبكات توجيه عالمية وإقليمية مخصصة لإشارات الساعة وإعادة الضبط، تُنفذ عادةً على شكل شجرة H ، مما يسمح بتسليمها بأقل قدر من الانحراف . قد تحتوي مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة على مكونات حلقة قفل الطور التناظرية أو حلقة قفل التأخير لتوليد ترددات ساعة جديدة والتحكم في الارتعاش . يمكن للتصاميم المعقدة استخدام ساعات متعددة بترددات وعلاقات طور مختلفة، حيث تشكل كل ساعة نطاقًا زمنيًا منفصلاً . يمكن توليد إشارات الساعة هذه محليًا بواسطة مذبذب أو استعادتها من تدفق بيانات . يجب توخي الحذر عند بناء دوائر عبور النطاقات الزمنية لتجنب عدم الاستقرار . تحتوي بعض مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة على وحدات ذاكرة وصول عشوائي ثنائية المنافذ قادرة على العمل مع ساعات مختلفة، مما يساعد في بناء مخازن FIFO ومخازن مؤقتة ثنائية المنافذ تربط النطاقات الزمنية.

هندسة معمارية ثلاثية الأبعاد

لتقليص حجم واستهلاك الطاقة لوحدات FPGA، قدمت شركات مثل Tabula و Xilinx بنى ثلاثية الأبعاد أو بنى مكدسة . [ 30 ] [ 31 ] بعد طرح سلسلة FPGA 7 بتقنية 28  نانومتر ، صرحت Xilinx بأن العديد من الأجزاء ذات الكثافة الأعلى في خطوط إنتاج FPGA هذه سيتم تصنيعها باستخدام رقائق متعددة في حزمة واحدة، وذلك بتوظيف تقنية مطورة للبناء ثلاثي الأبعاد وتجميع الرقائق المكدسة.

تعتمد تقنية Xilinx على تكديس عدة رقاقات FPGA نشطة (ثلاث أو أربع) جنبًا إلى جنب على شريحة  سيليكون وسيطة - وهي قطعة واحدة من السيليكون تحمل وصلات سلبية. [ 31 ] [ 32 ] كما يسمح تصميم الرقاقات المتعددة بإنشاء أجزاء مختلفة من FPGA بتقنيات تصنيع مختلفة، نظرًا لاختلاف متطلبات التصنيع بين بنية FPGA نفسها وأجهزة الإرسال والاستقبال التسلسلية عالية السرعة (28 جيجابت/ثانية) . يُطلق على FPGA المبني بهذه الطريقة اسم FPGA غير متجانس . [ 33 ]

تعتمد شركة Altera في نهجها غير المتجانس على استخدام شريحة FPGA أحادية متكاملة واحدة وربط الشرائح والتقنيات الأخرى بشريحة FPGA باستخدام تقنية جسر الربط البيني متعدد الشرائح المدمج (EMIB) من Intel. [ 34 ]

برمجة

لتحديد سلوك وحدة FPGA، يُقدّم المستخدم تصميمًا بلغة وصف الأجهزة (HDL) أو كتصميم تخطيطي . يُعدّ تصميم HDL أكثر ملاءمةً للعمل مع الهياكل الكبيرة، إذ يُتيح تحديد السلوك الوظيفي عالي المستوى بدلًا من رسم كل جزء يدويًا. مع ذلك، يُسهّل إدخال التصميم التخطيطي تصوره ووحداته المكونة .

باستخدام أداة أتمتة تصميم إلكتروني ، يتم إنشاء قائمة توصيلات مُرتبطة بالتقنية . بعد ذلك، يمكن مُلاءمة قائمة التوصيلات مع بنية FPGA الفعلية باستخدام عملية تُسمى " التخطيط والتوجيه" ، والتي عادةً ما تُنفذ بواسطة برنامج التخطيط والتوجيه الخاص بشركة FPGA. يقوم المستخدم بالتحقق من صحة النتائج باستخدام تحليل التوقيت والمحاكاة وتقنيات التحقق والتدقيق الأخرى . بمجرد اكتمال عملية التصميم والتحقق، يُستخدم الملف الثنائي المُنشأ، عادةً باستخدام برنامج خاص بمورّد FPGA، لإعادة تهيئة FPGA. يتم نقل هذا الملف إلى FPGA عبر واجهة تسلسلية ( JTAG ) أو إلى جهاز ذاكرة خارجي مثل EEPROM .

أكثر لغات وصف الأجهزة شيوعًا هي VHDL و Verilog . تحتوي لغة البرمجة الرسومية LabVIEW من National Instruments (والتي يُشار إليها أحيانًا بالرمز G ) على وحدة إضافية FPGA متاحة لاستهداف وبرمجة أجهزة FPGA. تم تطوير Verilog لتبسيط هذه العملية، مما يجعل لغات وصف الأجهزة أكثر قوة ومرونة. تتميز Verilog ببنية مشابهة للغة C، [ 35 ] على عكس VHDL المبنية على لغة Ada .

لتبسيط تصميم الأنظمة المعقدة في مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs)، توجد مكتبات تضم وظائف ودوائر معقدة مُعرَّفة مسبقًا، تم اختبارها وتحسينها لتسريع عملية التصميم. تُعرف هذه الدوائر المُعرَّفة مسبقًا باسم " نوى الملكية الفكرية" (IP cores) ، وهي متوفرة من مُصنِّعي مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) وموردي الملكية الفكرية من جهات خارجية. نادرًا ما تكون هذه الدوائر مجانية، وعادةً ما تُصدر بموجب تراخيص احتكارية. كما تتوفر دوائر مُعرَّفة مسبقًا أخرى من مجتمعات المطورين مثل OpenCores (والتي تُصدر عادةً بموجب تراخيص حرة ومفتوحة المصدر مثل GPL أو BSD أو تراخيص مماثلة). تُعرف هذه التصاميم باسم " الأجهزة مفتوحة المصدر" .

في عملية تصميم نموذجية ، يقوم مطور تطبيقات FPGA بمحاكاة التصميم في مراحل متعددة خلال عملية التصميم. في البداية، تتم محاكاة وصف RTL باستخدام VHDL أو Verilog من خلال إنشاء بيئات اختبار لمحاكاة النظام ومراقبة النتائج. بعد ذلك، وبعد أن يقوم محرك التركيب بربط التصميم بقائمة الشبكة، تُترجم قائمة الشبكة إلى وصف على مستوى البوابات، حيث تُعاد المحاكاة للتأكد من أن عملية التركيب تمت بنجاح. أخيرًا، يُوضع التصميم في FPGA، وعندها يمكن إضافة قيم تأخير الانتشار إلى قائمة الشبكة، ويمكن إعادة تشغيل المحاكاة باستخدام هذه القيم.

في الآونة الأخيرة، بدأ المبرمجون باستخدام لغة OpenCL (لغة الحوسبة المفتوحة) للاستفادة من الأداء العالي وكفاءة استهلاك الطاقة التي توفرها معالجات FPGA. تتيح OpenCL للمبرمجين كتابة التعليمات البرمجية بلغة البرمجة C. [ 36 ] لمزيد من المعلومات، انظر: توليف عالي المستوى وتحويل C إلى لغة وصف الأجهزة (HDL) .

تعتمد معظم مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) على تقنية ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) للبرمجة. تتميز هذه المصفوفات بإمكانية برمجتها وإعادة برمجتها داخل النظام، ولكنها تتطلب أجهزة تمهيد خارجية. على سبيل المثال، قد تقوم ذاكرة الفلاش أو ذاكرة EEPROM بتحميل المحتويات إلى ذاكرة SRAM الداخلية التي تتحكم في التوجيه والمنطق. وتعتمد تقنية SRAM على تقنية CMOS .

تشمل البدائل الأقل شيوعاً لنهج SRAM ما يلي:

  • الفيوز : قابل للبرمجة لمرة واحدة. ثنائي القطب. قديم.
  • مضاد للانصهار : قابل للبرمجة لمرة واحدة. CMOS. أمثلة: عائلات Actel SX و Axcelerator؛ عائلة Quicklogic Eclipse II. [ 37 ]
  • ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) : تقنية ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة. قابلة للبرمجة لمرة واحدة فقط بسبب غلافها البلاستيكي. تقنية قديمة.
  • ذاكرة EPROM : تقنية ذاكرة للقراءة فقط قابلة للمسح والبرمجة. قابلة للبرمجة لمرة واحدة، ولكنها مزودة بنافذة تسمح بمسحها باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. CMOS. تقنية قديمة.
  • ذاكرة EEPROM : تقنية ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة والمسح كهربائيًا. يمكن مسحها، حتى وهي داخل عبوات بلاستيكية. بعض أجهزة EEPROM، وليس كلها، قابلة للبرمجة داخل النظام. CMOS.
  • ذاكرة الفلاش : تقنية EPROM قابلة للمسح الفوري. يمكن مسحها، حتى داخل العبوات البلاستيكية. بعض أجهزة الفلاش، وليس كلها، قابلة للبرمجة داخل النظام. عادةً ما تكون خلية الفلاش أصغر من خلية EEPROM المكافئة، وبالتالي تكون أقل تكلفة في التصنيع. CMOS. مثال: عائلة Actel ProASIC. [ 37 ]

المصنعين

في عام 2016، كانت شركتا Xilinx (التي أصبحت الآن جزءًا من AMD ) و Altera، وهما من المنافسين القدامى في الصناعة، رائدتين في سوق معالجات FPGA. [ 38 ] في ذلك الوقت، سيطرتا على ما يقرب من 90 بالمائة من السوق.

توفر كل من شركتي Xilinx و Altera برامج أتمتة تصميم إلكتروني خاصة لأنظمة التشغيل Windows و Linux ( ISE / Vivado و Quartus ) ، والتي تُمكّن المهندسين من تصميم وتحليل ومحاكاة وتجميع ( تجميع ) تصاميمهم. [ 39 ] [ 40 ]

في مارس 2010، أعلنت شركة تابولا عن تقنية FPGA الخاصة بها، والتي تستخدم منطقًا مقسمًا زمنيًا ووصلات بينية، مدعيةً إمكانية تحقيق وفورات في التكاليف للتطبيقات عالية الكثافة. [ 41 ] وفي 24 مارس 2015، أغلقت تابولا أبوابها رسميًا. [ 42 ]

في الأول من يونيو 2015، أعلنت شركة إنتل أنها ستستحوذ على شركة ألترا مقابل حوالي 16.7 مليار دولار أمريكي ، وأكملت عملية الاستحواذ في 30 ديسمبر 2015. [ 43 ]

في 27 أكتوبر 2020، أعلنت شركة AMD أنها ستستحوذ على شركة Xilinx [ 44 ] وأكملت عملية الاستحواذ التي بلغت قيمتها حوالي 50 مليار دولار أمريكي في فبراير 2022. [ 45 ]

في فبراير 2024، أصبحت شركة ألترا مستقلة عن شركة إنتل مرة أخرى. [ 46 ]

ومن بين الشركات المصنعة الأخرى:

التطبيقات

يمكن استخدام مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA) لحل أي مشكلة قابلة للحساب . ويمكن استخدامها لتنفيذ معالج دقيق برمجي ، مثل Xilinx MicroBlaze أو Altera Nios II . لكن ميزتها تكمن في سرعتها الفائقة في بعض التطبيقات بفضل طبيعتها المتوازية وكفاءتها من حيث عدد البوابات المستخدمة في عمليات معينة. [ 52 ]

طُرحت معالجات FPGA في البداية كمنافسة لأجهزة المنطق القابلة للبرمجة المعقدة (CPLDs) لتنفيذ منطق الربط في لوحات الدوائر المطبوعة . ومع ازدياد حجمها وقدراتها وسرعتها، تولت معالجات FPGA وظائف إضافية حتى بات بعضها يُسوّق الآن كأنظمة متكاملة على رقاقة (SoCs). وبالتحديد مع إدخال المضاعفات المخصصة في بنى FPGA في أواخر التسعينيات، بدأت التطبيقات التي كانت حكرًا على معالجات الإشارات الرقمية (DSPs) باستخدام معالجات FPGA بدلاً منها. [ 53 ] [ 54 ]

حفّز تطور مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) زيادة استخدام هذه الأجهزة، التي تسمح بنيتها بتطوير حلول برمجية مُحسّنة للمهام المعقدة، مثل تجزئة صور الرنين المغناطيسي ثلاثية الأبعاد، وتحويل المويجات المنفصلة ثلاثية الأبعاد، وإعادة بناء الصور المقطعية، أو أنظمة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني/الرنين المغناطيسي. [ 55 ] [ 56 ] تتميز الحلول المطورة بقدرتها على أداء مهام حسابية مكثفة باستخدام المعالجة المتوازية، وقابليتها لإعادة البرمجة ديناميكيًا، وانخفاض تكلفتها، مع تلبية متطلبات الوقت الحقيقي الصارمة المرتبطة بالتصوير الطبي.

من الاتجاهات الأخرى في استخدام مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) تسريع الأجهزة ، حيث يمكن استخدام هذه المصفوفات لتسريع أجزاء معينة من الخوارزمية ومشاركة جزء من العمليات الحسابية بينها وبين معالج للأغراض العامة. وقد اشتهر محرك البحث Bing باعتماده تسريع FPGA لخوارزمية البحث الخاصة به في عام 2014. [ 57 ] اعتبارًا من عام 2018، تشهد FPGAs استخدامًا متزايدًا كمسرعات للذكاء الاصطناعي بما في ذلك مشروع كاتابولت من مايكروسوفت [ 11 ] ولتسريع الشبكات العصبية الاصطناعية لتطبيقات التعلم الآلي .

في الأصل، كانت معالجات FPGA مخصصة لتطبيقات رأسية محددة ذات حجم إنتاج صغير. في هذه التطبيقات منخفضة الحجم، يكون المبلغ الإضافي الذي تدفعه الشركات كتكلفة للأجهزة لكل وحدة من الشريحة القابلة للبرمجة أقل تكلفة من موارد التطوير المُخصصة لإنشاء ASIC. غالبًا ما تكون الشريحة المصممة خصيصًا أرخص إذا تم إنتاجها بكميات كبيرة، ولكن قد يتم اختيار معالجات FPGA لتسريع طرح المنتج في السوق. وقد أدت ديناميكيات التكلفة والأداء الجديدة إلى توسيع نطاق التطبيقات الممكنة. [ 58 ]

تشمل الاستخدامات الأخرى لـ FPGAs ما يلي:

الاستخدام من قبل الجيش الأمريكي

تؤدي معالجات FPGA دورًا محوريًا في الاتصالات العسكرية الحديثة، لا سيما في أنظمة مثل نظام الراديو التكتيكي المشترك (JTRS) وفي أجهزة شركات مثل تاليس وهاريس . تُعدّ مرونتها وقابليتها للبرمجة مثاليةً للاتصالات العسكرية، إذ توفر معالجة إشارات آمنة وقابلة للتخصيص. في نظام JTRS، المستخدم من قبل الجيش الأمريكي، توفر معالجات FPGA قابلية التكيف والمعالجة في الوقت الفعلي، وهما عنصران أساسيان لتلبية معايير الاتصالات المختلفة وأساليب التشفير. [ 65 ]

حماية

فيما يتعلق بأمان الأجهزة ، تتمتع مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) بمزايا وعيوب مقارنةً بالدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) أو المعالجات الدقيقة الآمنة. تُقلل مرونة مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة من خطر التعديلات الخبيثة أثناء التصنيع . [ 66 ] سابقًا، في العديد من مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة، كان يتم كشف تدفق البتات التصميمي أثناء تحميله من الذاكرة الخارجية، عادةً أثناء التشغيل. تقدم جميع الشركات المصنعة الرئيسية لمصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة الآن مجموعة واسعة من حلول الأمان للمصممين، مثل تشفير تدفق البتات والمصادقة . على سبيل المثال، توفر شركتا Altera و Xilinx تشفير AES (حتى 256 بت) لتدفقات البتات المخزنة في ذاكرة فلاش خارجية. تُعد وظائف الاستنساخ المادي (PUFs) دوائر متكاملة ذات توقيعات فريدة خاصة بها، ويمكن استخدامها لتأمين مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة مع شغل مساحة صغيرة جدًا من الأجهزة. [ 67 ]

لا تكشف معالجات FPGA التي تخزن إعداداتها داخليًا في ذاكرة فلاش غير متطايرة، مثل معالجات ProAsic 3 من Microsemi  أو أجهزة XP2 القابلة للبرمجة من Lattice ، عن تدفق البتات ولا تحتاج إلى تشفير . ويمكن للعملاء الذين يرغبون في ضمان أعلى لمقاومة العبث استخدام معالجات FPGA المقاومة للانصهار والقابلة للكتابة لمرة واحدة من موردين مثل Microsemi .

قدمت شركة Altera، من خلال معالجات Stratix 10 FPGAs وSoCs، مدير أجهزة آمن ووظائف غير قابلة للاستنساخ المادي لتوفير مستويات عالية من الحماية ضد الهجمات المادية. [ 68 ]

في عام 2012، أثبت الباحثان سيرجي سكوروبوغاتوف وكريستوفر وودز أن بعض معالجات FPGA قد تكون عرضة للهجمات الخبيثة. فقد اكتشفا ثغرة أمنية خطيرة في شريحة السيليكون المستخدمة في معالج Actel/Microsemi ProAsic  3، مما يجعلها عرضة للاختراق على مستويات متعددة، مثل إعادة برمجة مفاتيح التشفير والوصول ، والوصول إلى تدفق البيانات غير المشفر، وتعديل خصائص السيليكون منخفضة المستوى ، واستخراج بيانات التكوين . [ 69 ]

في عام 2020، تم اكتشاف ثغرة أمنية خطيرة (تُسمى Starbleed) في جميع  معالجات FPGA من سلسلة Xilinx 7، مما أدى إلى تعطيل تشفير تدفق البتات. لا يوجد حل بديل. لم تُصدر Xilinx أي تحديث للأجهزة. لم تتأثر أجهزة Ultrascale والأجهزة اللاحقة، التي كانت متوفرة في السوق آنذاك. [ 70 ]

تقنيات مماثلة

تاريخياً، كانت معالجات FPGA أبطأ وأقل كفاءة في استهلاك الطاقة، وبشكل عام أقل فعالية من نظيراتها من معالجات ASIC الثابتة. وأظهرت دراسة أجريت عام 2006 أن التصاميم المنفذة على معالجات FPGA تحتاج في المتوسط ​​إلى مساحة أكبر بـ 40 ضعفاً، وتستهلك طاقة ديناميكية أكبر بـ 12 ضعفاً، وتعمل بسرعة ثلث سرعة تطبيقات ASIC المقابلة. [ 71 ]

تشمل مزايا معالجات FPGA إمكانية إعادة برمجة الأجهزة ميدانيًا لإصلاح الأخطاء أو إجراء تحسينات أخرى. تتميز بعض معالجات FPGA بإمكانية إعادة التكوين الجزئي ، مما يسمح بإعادة برمجة جزء من الجهاز مع استمرار عمل الأجزاء الأخرى. [ 72 ] [ 73 ] تشمل المزايا الأخرى تقليل وقت طرح المنتج في السوق وخفض تكاليف الهندسة غير المتكررة . كما يمكن للموردين اتباع نهج وسط عبر نماذج FPGA الأولية : تطوير نماذجهم الأولية للأجهزة على معالجات FPGA، ثم تصنيع النسخة النهائية كمعالج ASIC بعد اعتماد التصميم. غالبًا ما يكون هذا هو الحال أيضًا مع تصميمات المعالجات الجديدة. [ 74 ]

تكمن الاختلافات الرئيسية بين الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (CPLDs) والدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) في بنيتها . تتميز الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة ببنية محدودة نسبيًا، تتكون من مصفوفة منطقية واحدة أو أكثر من مصفوفات مجموع المنتجات القابلة للبرمجة ، والتي تغذي عددًا محدودًا نسبيًا من المسجلات الموقوتة . ونتيجة لذلك، تكون الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة أقل مرونة، ولكنها تتميز بميزة تأخير انتشار أكثر قابلية للتنبؤ . أما بنى الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة، من ناحية أخرى، فتعتمد بشكل كبير على التوصيلات البينية. وهذا ما يجعلها أكثر مرونة، ولكنه في الوقت نفسه أكثر تعقيدًا في التصميم، أو على الأقل يتطلب برامج أتمتة تصميم إلكتروني (EDA) أكثر تعقيدًا. ومن الفروق الأخرى بين الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة والدوائر المنطقية القابلة للبرمجة الحجم، حيث تكون الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة عادةً أكبر بكثير من حيث الموارد مقارنةً بالدوائر المنطقية القابلة للبرمجة. وعادةً ما تحتوي الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة فقط على وظائف مضمنة أكثر تعقيدًا ، مثل الجامعات ، والمضاعفات ، والذاكرة ، ووحدات التسلسل/فك التسلسل . ومن الفروقات الشائعة الأخرى أن الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (CPLDs) تحتوي على ذاكرة فلاش مدمجة لتخزين إعداداتها، بينما تخزن الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) إعداداتها عادةً في ذاكرة SRAM وتتطلب ذاكرة خارجية غير متطايرة لتهيئتها عند التشغيل. عندما يتطلب التصميم تشغيلًا فوريًا بسيطًا، يُفضل استخدام الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (CPLDs) عمومًا. في بعض الأحيان، تُستخدم كل من الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (CPLDs) والدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) في تصميم نظام واحد. في هذه التصاميم، تؤدي الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة (CPLDs) عادةً وظائف منطق الربط. [ 75 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 "هندسة FPGA للتحدي" . toronto.edu . جامعة تورنتو .
  2. ↑ سيمبسون، ب. أ. (2015). تصميم الدوائر المتكاملة القابلة للبرمجة، أفضل الممارسات لإعادة الاستخدام الجماعي، الطبعة الثانية . سويسرا: دار نشر سبرينغر الدولية. ص 16. ISBN  978-3-319-17924-7.
  3. 1 2 3 4 "تاريخ الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة" . مؤرشف من الأصل في 12 أبريل 2007. تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2013 .
  4. ↑ ويلسون، رون (21 أبريل 2015). "في البدء" . altera.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-04-2015.
  5. 1 2 "XCELL العدد 32" (ملف PDF) . شركة Xilinx. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 2011-01-07.
  6. 1 2 3 4 5 6 عالم التمويل. " شركة زيلينكس ". تم الاسترجاع في 15 يناير 2009.
  7. ↑ ماكسفيلد، كلايف (15 مايو 2006). "زيلينكس تكشف النقاب عن بنية FPGA ثورية بتقنية 65 نانومتر: عائلة Virtex-5" . تصميم المنطق القابل للبرمجة . مؤرشف من الأصل في 25 ديسمبر 2009. تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2009 .
  8. 1 2 ماكسفيلد، كلايف (2004). دليل مصمم الدوائر المتكاملة القابلة للبرمجة (FPGAs): الأجهزة والأدوات والتدفقات . إلسيفير. ص 4. ISBN  978-0-7506-7604-5.
  9. ↑ "أفضل شركات FPGA لعام 2013" . sourcetech411.com . 28 أبريل 2013. مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه في 8 يوليو 2015 .
  10. ↑ "مايكروسوفت تُعزز محرك بحث بينغ برقائق قابلة للبرمجة" . مجلة وايرد . 16 يونيو 2014.
  11. 1 2 "مشروع كاتابولت" . أبحاث مايكروسوفت . يوليو 2018.
  12. ↑ جايد، برايان؛ جايتوندي، دينش؛ رافيشانكار، شيراغ؛ باور، تريفور (2019-02-20). "منصة تسريع الحوسبة التكيفية من زيلينكس: بنية متعددة الاستخدامات" . وقائع ندوة ACM/SIGDA الدولية لعام 2019 حول مصفوفات البوابات القابلة للبرمجة الميدانية . ACM. الصفحات 84-93 . doi : 10.1145/3289602.3293906 . ISBN  978-1-4503-6137-8.
  13. ↑ ماكسفيلد، ماكس. "معالج Xilinx UltraScale FPGA يوفر ما يعادل 50 مليون بوابة ASIC" . www.eetimes.com . مجلة EE Times.
  14. 1 2 ماكغراث، ديلان (24 مايو 2006). "سوق FPGA سيتجاوز 2.7 مليار دولار بحلول عام 2010، وفقًا لـ In-Stat" . EE Times .
  15. 1 2 "تحليل سوق FPGA العالمي وتوقعات القطاعات حتى عام 2020 - صناعة FPGA، التوقعات، الحجم، التطبيق، المنتج، الحصة، آفاق النمو، الفرص الرئيسية، الديناميكيات، الاتجاهات، التحليل، تقرير FPGA - Grand View Research Inc" . grandviewresearch.com .
  16. ↑ "سوق مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة الميدانية سيصل إلى 23.34 مليار دولار بحلول عام 2030" . www.grandviewresearch.com . تاريخ الاطلاع: 25 أبريل 2024 .
  17. ↑ ماكغراث، ديلان (13 يونيو 2005). "محلل من غارتنر داتاكويست يمنح أسواق ASIC وFPGA شهادة صحية جيدة" . مجلة EE Times .
  18. ↑ "نظرة عامة على عائلة Virtex-4" (ملف PDF) . xilinx.com . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22 نوفمبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أبريل 2018 .
  19. ^ ويسنيوسكي، ريميغيوش (2009). توليف وحدات التحكم في البرامج الدقيقة التركيبية للأجهزة القابلة للبرمجة . زيلونا جورا: جامعة زيلونا جورا. ص. 153. ردمك  978-83-7481-293-1.
  20. ^ أوكلوبدزيا، فوجين جي. (2017). التصميم والتصنيع الرقمي . الصحافة اتفاقية حقوق الطفل. رقم ISBN 9780849386046.
  21. ↑ "دليل سلامة الإشارة في FPGA" . altium.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 7 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يونيو 2010 .
  22. ↑ ناسا: قوة محرك FPGA (مؤرشف بتاريخ 5 ديسمبر 2010 في أرشيف الإنترنت)
  23. ↑ تومسون، مايك (2007-07-02). "مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة ذات الإشارات المختلطة توفر طاقة نظيفة" . التصميم وإعادة الاستخدام .
  24. ↑ إم بي، سوامي؛ في بي، باوار (31-07-2014). "تصميم الدوائر المتكاملة واسعة النطاق: منهج جديد" . مجلة أنظمة الذكاء . 4 (1): 60-63 . ISSN 2229-7057 . 
  25. ↑ 2. بنية CycloneII مؤرشفة بتاريخ 14 ديسمبر 2010 على موقع Wayback Machine . شركة Altera. فبراير 2007
  26. ↑ "الوثائق: أجهزة ستراتيكس IV" (ملف PDF) . Altera.com. 11-06-2008. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 26-09-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 01-05-2013 .
  27. ↑ دليل مستخدم Virtex-4 FPGA (1 ديسمبر 2008). شركة Xilinx.
  28. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 8-K، التقرير الحالي، تاريخ الإيداع 19 أكتوبر 2011" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  29. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 10-K، التقرير السنوي، تاريخ الإيداع 31 مايو 2011" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  30. ↑ دين تاكاهاشي، فينشر بيت. " ساعدت علاقة إنتل شركة تابولا الناشئة في مجال الرقائق على جمع 108 ملايين دولار ." 2 مايو 2011. تم الاطلاع عليه في 13 مايو 2011.
  31. 1 2 لورانس لطيف، صحيفة ذا إنكوايرر. " شركة تصنيع معالجات FPGA تدّعي التغلب على قانون مور ". 27 أكتوبر 2010. تم الاطلاع عليه في 12 مايو 2011.
  32. ↑ EDN Europe. " شركة Xilinx تعتمد تقنية التغليف ثلاثي الأبعاد للرقائق المكدسة. مؤرشف بتاريخ 19 فبراير 2011 في Wayback Machine ." 1 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مايو 2011.
  33. ↑ سابان، كيرك (11 ديسمبر 2012). "تقنية الربط البيني للسيليكون المكدس من زيلينكس تُحقق طفرة في سعة FPGA وعرض النطاق الترددي وكفاءة الطاقة" (ملف PDF) . xilinx.com . مؤرشف (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 5 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2018 .
  34. ↑ "Intel Custom Foundry EMIB" . إنتل . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يوليو 2015 .
  35. ↑ "معركة على FPGA: VHDL ضد Verilog! من هو البطل الحقيقي؟" . digilentinc.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26-12-2020 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-12-2020 .
  36. ↑ "لماذا نستخدم OpenCL على FPGAs؟" . StreamComputing . 2014-09-16. مؤرشف من الأصل في 2017-01-01 . تم الاطلاع عليه في 2015-07-17 .
  37. 1 2 "كل شيء عن FPGAs" . 21 مارس 2006.
  38. ↑ ديليان، بول (6 مارس 2017). "والفائز بجائزة أفضل معالج FPGA لعام 2016 هو..." EETimes . مؤرشف من الأصل في 5 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 7 سبتمبر 2017 .
  39. ↑ "مجموعة أدوات تصميم Xilinx ISE" . www.xilinx.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2018 .
  40. ↑ "برنامج تصميم الدوائر المتكاملة القابلة للبرمجة - إنتل كوارتوس برايم" . إنتل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2018 .
  41. ↑ "آلة الزمن الخاصة بتابولا - تقرير المعالج الدقيق" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 10-04-2011. 
  42. ↑ إغلاق شركة تابولا؛ فقدان 120 وظيفة في شركة تصنيع الرقائق الإلكترونية ( مجلة وادي السيليكون للأعمال)
  43. ↑ «إنتل تستحوذ على ألترا مقابل 16.7 مليار دولار في أكبر صفقة لها على الإطلاق» . رويترز . يونيو 2015.
  44. ↑ "شركة AMD تستحوذ على شركة Xilinx، مما يخلق الشركة الرائدة في مجال الحوسبة عالية الأداء" . أكتوبر 2020.
  45. ↑ «شركة AMD تُبرم صفقة قياسية في صناعة الرقائق الإلكترونية باستحواذها على شركة Xilinx بقيمة تُقدر بـ 50 مليار دولار» . رويترز . فبراير 2022.
  46. ↑ "إنتل تطلق شركة ألترا، شركتها الجديدة المتخصصة في معالجات FPGA المستقلة" . إنتل (بيان صحفي) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 فبراير 2024 .
  47. ↑ "أكرونيكس ستستخدم تقنية تصنيع إنتل 22 نانومتر" . غرفة أخبار إنتل (بيان صحفي). 1 نوفمبر 2010. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 1 ديسمبر 2018 .
  48. ↑ ماكسفيلد، كلايف (16 يونيو 2004). دليل مصمم الدوائر المتكاملة القابلة للبرمجة (FPGAs ). إلسيفير ساينس. ISBN 9780080477138.
  49. ↑ "نبذة عن الشركة - كولونيا تشيب" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-02-2024 .
  50. ↑ "أفضل شركات FPGA لعام 2013" . SourceTech411 . 28 أبريل 2013. مؤرشف من الأصل في 24 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه في 1 ديسمبر 2018 .
  51. ↑ "QuickLogic — حلول أشباه موصلات قابلة للتخصيص للأجهزة المحمولة" . www.quicklogic.com . شركة QuickLogic . تاريخ الاسترجاع: 7 أكتوبر 2018 .
  52. ↑ "شركة زيلينكس، النموذج 8-K، التقرير الحالي، تاريخ الإيداع 26 أبريل 2006" . secdatabase.com . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2018 .
  53. ↑ "المنشورات والعروض التقديمية" . bdti.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-08-2010 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 02-11-2018 .
  54. ↑ لابيدوس، مارك (5 فبراير 2007). "شركة زيلينكس تستهدف تطبيقات معالجة الإشارات الرقمية باستخدام معالجات FPGA بتقنية 65 نانومتر" . مجلة EETimes .
  55. ^ ألكين، إدواردو؛ فرنانديز، بيدرو ر.؛ نيتو، روبين؛ مونتيمايور، أنطونيو س.؛ فيلاس، خايمي؛ جاليانا بورديرا، أدريان؛ مارتينيز جيرونيس، بيدرو ميغيل؛ بريتو دي لا لاسترا، كارمن؛ رودريجيز فيلا، بورخا؛ بونيت، مارينا؛ رودريجيز سانشيز، كريستينا (2021/12/15). "بنيات الأجهزة للتصوير الطبي في الوقت الحقيقي" . الالكترونيات . 10 (24): 3118. دوى : 10.3390 / إلكترونيات 10243118 . ردمك 2079-9292 . 
  56. ↑ ناغورنوف، نيكولاي ن.؛ لياخوف، بافيل أ.؛ فالويفا، ماريا ف.؛ بيرجرمان، ماكسيم ف. (2022). "مُسرّعات FPGA القائمة على RNS لمعالجة الموجات ثلاثية الأبعاد عالية الجودة للصور الطبية باستخدام معاملات ترشيح مُقاسة" . IEEE Access . 10 : 19215-19231 . Bibcode : 2022IEEEA..1019215N . doi : 10.1109/ACCESS.2022.3151361 . ISSN 2169-3536 . S2CID 246895876 .  
  57. ↑ مورغان، تيموثي بريكيت (2014-09-03). "كيف تستخدم مايكروسوفت معالجات FPGA لتسريع بحث بينغ" . تقنية المؤسسات. مؤرشف من الأصل في 2018-09-18 . تم الاسترجاع في 2018-09-18 .
  58. ↑ "صعود سوق معالجات FPGA منخفضة التكلفة" . قالب موقع ويب Payload . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-06-2026 .
  59. ↑ "أجهزة تطوير FPGA لتطبيقات الفضاء المقاومة للإشعاع تُقدمها شركة Microsemi" . www.militaryaerospace.com . 2016-06-03 . تاريخ الاطلاع: 2018-11-02 .
  60. ↑ "CrypTech: Building Transparency into Cryptography" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 2016-08-07.
  61. ↑ مان، توبياس (2023-03-08). "بينما تتأخر معالجات Intel XPUs، إليكم بعض معالجات FPGAs الإضافية لسد احتياجاتكم مؤقتًا" . ذا ريجستر .
  62. ↑ ليبر، كريستيان؛ جيب، بنيامين؛ ليتز، هاينر (سبتمبر 2011). تسريع التداول عالي التردد باستخدام مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة الميدانية. المؤتمر الدولي حول المنطق القابل للبرمجة الميدانية وتطبيقاته. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. doi : 10.1109/FPL.2011.64 .
  63. ↑ "جهاز DIY MiSTer المحمول" . 16 ديسمبر 2024.
  64. ↑ DDA على FPGA - حاسوب تناظري حديث
  65. ↑ "الراديو المعرف بالبرمجيات ونظام JTRS" . مجلة الفضاء العسكري . 1 ديسمبر 2004. تاريخ الاسترجاع: 17 يناير 2024 .
  66. ↑ هافمير، تيد؛ براذرتون، بريت؛ شيروود، تيموثي؛ كاستنر، رايان؛ ليفين، تيموثي؛ نغوين، ثوي د.؛ إيرفين، سينثيا (2008). "إدارة الأمن في الأنظمة المدمجة القائمة على مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة". مجلة IEEE لتصميم واختبار الحواسيب . 25 (6): 590-598 . Bibcode : 2008IDTC...25..590H . doi : 10.1109/MDT.2008.166 . hdl : 10945/7159 . S2CID 115840 . 
  67. ↑ بابائي، أرمين؛ شيل، غريغور؛ زونر، مايكل (2022-07-26). "بنية أمنية قابلة لإعادة التكوين (RESA) قائمة على PUF لأجهزة إنترنت الأشياء القائمة على FPGA" . مجلة Sensors . 22 (15): 5577. Bibcode : 2022Senso..22.5577B . doi : 10.3390/s22155577 . ISSN 1424-8220 . PMC 9331300. PMID 35898079 .   
  68. ↑ "EETimes حول PUF: ميزات الأمان لغير المتخصصين في مجال الأمن - Intrinsic ID" . Intrinsic ID . 9 يونيو 2015. مؤرشف من الأصل في 13 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه في 12 يوليو 2015 .
  69. ↑ سكوروبوغاتوف، سيرجي؛ وودز، كريستوفر (2012). "اكتشاف ثغرة أمنية في شريحة عسكرية من خلال فحص السيليكون بتقنية رائدة". الأجهزة المشفرة والأنظمة المدمجة - CHES 2012. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 7428. الصفحات 23-40 . doi : 10.1007/978-3-642-33027-8_2 . ISBN   978-3-642-33026-1.
  70. ↑ كوفاكس، إدوارد (2020-04-20). "Starbleed: ثغرة في رقائق FPGA تُعرّض الأجهزة الحساسة للسلامة للهجمات" . SecurityWeek . تاريخ الاسترجاع: 2026-02-25 .
  71. ↑ كوون، إيان؛ روز، جوناثان (2006). "قياس الفجوة بين مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs) والدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs)" (ملف PDF) . وقائع الندوة الدولية حول مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة الميدانية - FPGA'06 . نيويورك، نيويورك: ACM. الصفحات 21-30 . doi : 10.1145/1117201.1117205 . ISBN  1-59593-292-5أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 22-06-2010 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-10-2017 .
  72. ↑ "AN 818: برنامج تعليمي لإعادة التكوين الجزئي للتحديث الثابت: للوحة تطوير Intel Stratix 10 GX FPGA" . www.intel.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2018 .
  73. ↑ "هل يمكن لـ FPGAs تعديل منطقها ديناميكيًا؟" . موقع تبادل المعلومات في الهندسة الكهربائية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2018 .
  74. ↑ كاتريس، إيان (27 أغسطس 2019). "زيلينكس تعلن عن أكبر معالج FPGA في العالم: Virtex Ultrascale+ VU19P بـ 9 ملايين خلية" . AnandTech . مؤرشف من الأصل في 27 أغسطس 2019.
  75. ↑ "CPLD مقابل FPGA: الاختلافات بينهما وأيهما الأنسب للاستخدام؟ - مركز مساعدة مختبر نوماتو" . numato.com . 29-11-2017.

للمزيد من القراءة

  • سادروزنسكي، هارتموت إف دبليو؛ وو، جينيوان (2010). تطبيقات صفائف البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا في البحث العلمي . تايلور وفرانسيس. رقم ISBN 978-1-4398-4133-4.
  • ويرث، نيكلاوس (1995). تصميم الدوائر الرقمية: كتاب تمهيدي . سبرينغر. ISBN 978-3-540-58577-0.
  • مينسر، أوسكار وآخرون (2020). "تاريخ وحالة ومستقبل الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة". مجلة اتصالات رابطة مكائن ​​الحوسبة. رابطة مكائن ​​الحوسبة. المجلد 63، العدد 10. doi:10.1145/3410669