Agordebla Matrico de Logikaj Elementoj

Agordebla Matrico de Logikaj Elementoj aŭ AMLE (angle field-programmable gate array (FPGA)) estas integra cirkvito, kies funkciado estas reagordebla kaj konfigurebla far uzanto. La konfigurado de AMLE estas farata per speciala programlingvo hardware description language (HDL). Pli frue oni ankaŭ uzis cirkvitajn diagramojn, sed nun tiu maniero priskribi konfiguron estas nun tre rara.

Altera Stratix IV GX AMLE.

AMLE povas esti agortita por iu logika funkcio, kiun performas normala integra cirkvito. Ebleco rekonfiguri funkciadon por kurantaj taskoj kontraŭ malgranda aldona kosto aŭ entute sen iu kosto igas na AMLE tre utila en multaj kampoj, malgraŭ ĝenerale pli alta komenca prezo.^[1]

AMLE enhavas programeblajn logikajn elementojn nomataj "logikaj blokoj" kaj hierarkion de reagordeblaj interligiloj, per kiuj la blokoj povas esti konektitaj laŭvole, kiel ĉe prototipa plato. Certaj aranĝoj de logikaj elementoj povas performi komplikajn operaciojn de kombina logiko aŭ funkcii kiel simplaj logikaj pordoj. Pli modernaj AMLE-oj ankaŭ inkluzivas memorajn elementoj, kiuj povas esti simplaj baskuloj aŭ plenaj komplikaj aroj de memoriloj.^[1]

Historio

La AMLE-industrio aperis el teknologioj de Programebla Nurlega Memoro (angle programmable read only memory (PROM)) kaj Programeblaj Logikaj Agregatoj (angle programmable logic devices (PLDs)). Ambaŭ teknologioj estas teorie programeblaj dum manufakturo aŭ surloke, sed la programebla skemo mem estis neŝanĝebla.^[2]

Fondintoj de firmao Xilinx Ross Freeman kaj Bernard Vonderschmitt inventis la unuan komerce uzeblan AMLE en 1985. Ĝi nomiĝis XC2064.^[3] La XC2064 havis ambaŭ logikajn pordojn kaj interkonektojn inter ili programeblaj, kaj tio malfermis tutan novan merkaton^[4] XC2064 havis nur 64 agordeblajn logikajn blokojn kaj du enig-komprenajn tabelojn^[5]. Post pli ol 20 jaroj Freeman eniĝis na National Inventor's Hall of Fame, usonan liston de plej gravaj inventistoj, pro sia invento.^[6]

Aliaj gravaj konceptoj, sur kiuj baziĝas AMLE-industrio, troveblas en patentoj donitaj al David W. Page kaj LuVerne R. Peterson en 1985.^[7][8]

En malfruaj 1980-aj jaroj usona Departemento de Flota Armilaro financis eksperimenton de Steve Casselman, kiu planis krei komputilon el ĉ. 600,000 reagordeblaj logikaj pordoj. Casselman sukcesis kaj ricevis patenton en 1992.^[2]

En komerca kampo, tamen, Xilinx ne havis gravan konkuron kaj rapide kreskis inter 1985 kaj mezaj 1990aj jaroj. Poste, tamen, konkurantoj aperis kaj forprenis grandan parton de la komerco. En 1993, nova firmao Actel jam kontrolis ĉ. 18% de AMLE-merkato.^[4]

La 1990-aj estis haŭsa periodo por AMLE, ambaŭ laŭ kresko de komplikeco kaj kvanto de produktado. En fruaj 1990-aj AMLE estis plejparte uzataj en komunikado kaj retoj, sed ĝis la fino de la dekjaro ĝi ankaŭ trovis sian niŝon en multaj konsumantaj, aŭtomatigaj kaj industriaj aplikoj.^[9]

AMLE-teknologio atingis grandan famon en 1997, kiam Adrian Thompson kombinis ĝin kun teknologio de genetikaj algoritmoj por krei sistemon de rekono de sonoj. Algoritmo de Thomson ebligis matricon de 64 x 64 logikaj elementoj en Xilinx AMLE-ĉipo aŭtomate rekonfiguriĝi por tasko de kompreno de la sono.^[2]

Modernaj disvolviĝoj

Plej moderna emo estas disvolvi fajnan arkitekturon de AMLE per aldono de mikroprocesoroj kaj aliaj periferiaĵoj al tradicia aro de logikaj portoj kaj interligoj, por krei kompletan programeblan sistemon. Tia arkitekturo baziĝas sur esploroj far Ron Perlof kaj Hana Potash en Burroughs Advanced Systems Group. Ili unue kreis rekonfigureblan procesoron sur unu ĉipo nomita SB24 en 1982. Pli moderna ekzemplo de tia hibrida teknologio troveblas en aparatoj Xilinx Virtex-II PRO kaj Virtex-4, kiuj inkluzivas unu aŭ pli PowerPC-procesorojn ene de logika strukturo de AMLE. Alia ekzemplo estas Atmel FPSLIC, kiu uzas specialan procezoron Atmel AVR en programebla logika arkitekturo.

Alia maniero estas krei "softvaran procesoron" per uzo de programebla logiko de AMLE, sen iuj aldonaĵoj.

Kiel supre menciite, multaj modernaj AMLE havas povas rekonfiguriĝi dum laboro, kaj io konduktas al ideo de rekonfigurebla komputado - maniero de komputado, kiu ebligas procesoron rekonfiguriĝi por pli bone akordi kun la tasko. Ekzemplo de tiu teknologio estas Mitrion Virtual Processor far Mitrionics - rekonfigurebla "softvara procesoro" implementita en AMLE. Tamen ĝi ne vere subtenas dinamikan rekonfiguron dum funkciado, nur povas iom adaptiĝi al aparta programo.

Krome, pro influo de AMLE novaj, ne AMLE-bazitaj arkitekturoj komencis aperi. Ekzemple softvare rekonfigurebla mikropocesoro Stretch S5000 havas aron de procezoraj kernoj kaj rekonfigureblajn kernojn sur la sama ĉipo.

Evoluo

Nombro de logikaj pordoj

• 1987: 9,000 (Xilinx)^[4]
• 1992: 600,000 (Departemento de Mararmiloj)^[2]
• Early 2000s: Multaj milionoj ^[9]

Grando de merkato

• 1985: Unua komerca AMLE-teknologio proponita far Xilinx^[4]
• 1987: $14 milionoj^[4]
• ~1993: pli ol $385 milionoj^[4]
• 2005: $1.9 miliardoj^[10]
• 2010 antaŭdiroj: ĉ. $2.75 miliardoj ^[10]

Nombro de AMLE-bazitaj sistem-dezajnoj

• 10,000^[11]
• 2005: 80,000^[12]
• 2008:90,000^[13]
• 2010 antaŭdiroj: 110,000^[12]

Referencoj

1. FPGA Architecture for the Challenge
2. History of FPGAs. Arkivita el la originalo je 2007-04-12. Alirita 2009-10-01.
3. Peter Clarke, EE Times, "Xilinx, ASIC Vendors Talk Licensing Arkivigite je 2008-05-11 per la retarkivo Wayback Machine." June 22, 2001. Retrieved February 10, 2009.
4. Funding Universe. “Xilinx, Inc.” Retrieved January 15, 2009.
5. Clive Maxfield, Programmable Logic DesignLine, "Xilinx unveil revolutionary 65nm FPGA architecture: the Virtex-5 family Arkivigite je 2009-12-25 per la retarkivo Wayback Machine. May 15, 2006. Retrieved February 5, 2009.
6. Press Release, "Xilinx Co-Founder Ross Freeman Honored as 2009 National Inventors Hall of Fame Inductee for Invention of FPGA^{[rompita ligilo]}"
7. Google Patent Search, "Re-programmable PLA^{[rompita ligilo]}". Retrieved February 5, 2009.
8. Google Patent Search, "Dynamic data re-programmable PLA^{[rompita ligilo]}". Retrieved February 5, 2009.
9. Clive Maxfield, book, "The Design Warrior's Guide to FPGAs".Published by Elsevier, 2004. ISBN 0-7506-7604-3, 9780750676045. Retrieved February 5, 2009
10. Dylan McGrath, EE Times, "FPGA Market to Pass $2.7 Billion by '10, In-Stat Says Arkivigite je 2011-06-15 per la retarkivo Wayback Machine". May 24, 2006. Retrieved February 5, 2009.
11. Narinder Lall, eASIC Corporation, "FPGA Judgment Day:Rise of Second Generation Structured ASICs Arkivigite je 2010-12-14 per la retarkivo Wayback Machine. March, 2008. Retrieved February 5, 2009.
12. Dylan McGrath, EE Times, "Gartner Dataquest Analyst Gives ASIC, FPGA Markets Clean Bill of Health Arkivigite je 2007-07-14 per la retarkivo Wayback Machine". June 13, 2005. Retrieved February 5, 2009.
13. Virtex-4 Family Overview

Eksteraj ligiloj

• Kategorio Agordebla Matrico de Logikaj Elementoj en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)

• Reconfigurable Computing Laboratory^{[rompita ligilo]}

• FPGA Database

PeEnEo: 296763 GND: 4347749-5 LCCN: sh93009062 NDL: 001328304 NKC: ph634651