Технический обзор Xilinx Virtex-4 LX Series FPGA - XC4VLX40 / XC4VLX100 / XC4VLX200

Семейство Xilinx Virtex-4 LX предназначено для высокопроизводительных приложений с интенсивным использованием логики, требующих большой плотности логики, большого количества ресурсов ввода-вывода и детерминированного временного поведения. Такие устройства, как XC4VLX40, XC4VLX100, и XC4VLX200 широко применяются в телекоммуникационной инфраструктуре, промышленной автоматизации, оборонных системах и высоконадежных встраиваемых платформах.

Эти устройства сочетают в себе передовую 90-нм КМОП-технологию и оптимизированную архитектуру логической матрицы, обеспечивающую высокую пропускную способность системы при стабильной работе в расширенном диапазоне температур.

В настоящее время на складе компании LXB Semicon имеются в наличии следующие модели ПЛИС Xilinx Virtex-4 LX:

XC4VLX200-10FFG1513I
XC4VLX200-11FFG1513I
XC4VLX200-10FFG1513C
XC4VLX200-11FFG1513C

XC4VLX40-10FFG668I
XC4VLX40-11FFG668I
XC4VLX40-10FFG668C
XC4VLX40-11FFG668C

XC4VLX100-10FFG1148I
XC4VLX100-11FFG1148I
XC4VLX100-10FFG1148C
XC4VLX100-11FFG1148C

Все эти части оригинальные устройства Xilinx и являются Физически в наличии на складе LXB Semicon, готовые к быстрой отгрузке. Это позволяет нам поддерживать срочные производственные графики и сокращать время выполнения заказов.

Архитектура и логические ресурсы

Virtex-4 LX В устройствах реализована масштабируемая логическая архитектура на основе конфигурируемых логических блоков (CLB), состоящих из:

• 4-входовые логические ячейки на основе LUT

• Высокопроизводительные цепочки переноса для ускорения арифметических операций

• Распределенная оперативная память и LUT со сдвиговым регистром (SRL)

• Выделенные плитки управления тактовыми генераторами (DCM)

Сравнение плотности логики

Такой диапазон плотности позволяет разработчикам масштабироваться от проектов, ориентированных на управление, до многоядерных встраиваемых систем обработки данных без изменения архитектуры ПЛИС.

Градации скорости и временные характеристики

Среди перечисленных устройств Скоростные классы -10 и -11, представляющие собой два уровня производительности:

• -11 Класс скорости
  Оптимизированы для более высоких максимальных тактовых частот и более жестких временных границ. Подходит для обработки данных в реальном времени, высокоскоростных интерфейсов и логических схем, чувствительных к задержкам.

• -10 Класс скорости
  Сбалансированная производительность с улучшенной энергоэффективностью и ослабленными временными ограничениями. Часто выбираются для оптимизированных по стоимости промышленных и инфраструктурных проектов.

Проектировщики обычно выбирают класс скорости, исходя из требований к временному замыканию критического пути и ограничений по мощности.

Варианты комплектации и возможности ввода/вывода

Корпуса FFG (Fine-Pitch Flip-Chip BGA) обеспечивают поддержку большого количества выводов и высокие характеристики целостности сигнала.

Поддерживаемые пакеты этой серии

Большая емкость ввода/вывода позволяет поддерживать:

• LVTTL / LVCMOS

• Дифференциальная сигнализация LVDS

• Высокоскоростные интерфейсы памяти

• Многоканальные параллельные шины данных

Такая гибкость делает Virtex-4 LX подходящей для платформ с большим количеством интерфейсов, таких как телекоммуникационные линейные платы и промышленные контроллеры.

Температурные классы: Коммерческие и промышленные

Перечисленные модели включают в себя C (коммерческий) и I (промышленный) температурные классы:

• Коммерческий (C): от 0°C до +85°C
  Подходит для центров обработки данных, лабораторного оборудования и контролируемых внутренних помещений.

• Промышленный (I): -40°C до +100°C
  Предназначены для наружного оборудования, автоматизации производства, транспортных систем и прочных встраиваемых платформ.

Детали промышленного класса обычно используются в критически важных системах, требующих стабильной долговременной работы в суровых условиях окружающей среды.

Память и встроенные функции

Устройства Virtex-4 LX интегрируются:

• Распределенная оперативная память в логических блоках

• Блочная оперативная память (BRAM) для буферизации и реализации FIFO

• Высокопроизводительные сети синхронизации

• Несколько цифровых менеджеров синхронизации (DCM)

Эти ресурсы позволяют дизайнерам реализовать:

• Буферизация в реальном времени

• Обработка пакетов протокола

• Встроенные машины состояний

• Высокоскоростные конвейеры сбора данных

Типичные сценарии применения

Семейство XC4VLX40 / XC4VLX100 / XC4VLX200 широко используется в компьютерах:

Телекоммуникационное оборудование

• Обработка базовой полосы частот

• Классификация пакетов

• Логика переключения задней панели

Промышленная автоматизация

• Системы управления движением

• Расширение логики ПЛК

• Промышленные Ethernet-шлюзы

Оборонная и аэрокосмическая промышленность

• Предварительная обработка радиолокационного сигнала

• Безопасные коммуникационные платформы

• Контроллеры интерфейса авионики

Медицинские системы и системы визуализации

• Высокоскоростная агрегация данных

• Конвейеры получения изображений

• Контроль диагностических приборов

Поддержка систем с длительным жизненным циклом и устаревших систем

Несмотря на то, что Virtex-4 - это уже зрелое поколение ПЛИС, многие OEM-системы по-прежнему зависят от этих устройств:

• Длительные циклы квалификации продукции

• Нормативные требования к сертификации

• Ограничения по стоимости перепроектирования системы

В результате стабильность поставок и совместимость с существующими конструкциями печатных плат остаются критически важными для обеспечения бесперебойного обслуживания и производства.

Резюме

Сайт Xilinx Virtex-4 LX серия, включающая XC4VLX40, XC4VLX100, и XC4VLX200 продолжает обеспечивать надежную работу логики высокой плотности для систем промышленного класса и инфраструктурного уровня.

Благодаря нескольким классам скорости, расширенным температурным параметрам и корпусам BGA с большим количеством выводов эти устройства подходят для длительного использования в чувствительных к производительности встраиваемых приложениях.