О быстродействии FPGA Atmel семейства AT40K (+)


[an error occurred while processing this directive]
     Отправлено Stewart Little 14 апреля 2000 г. 16:20:00
Где-то в начале этой страницы поднимался вопрос о скоростных возможностях AT40K, и высказывалось мнение о том, что на них нельзя реализовать "быстрый" проект.
Были предприняты эксперименты для того, чтобы выяснить, так ли это на самом деле. На VHDL описан 18-разрядный счетчик с конвейризированным переносом (подчеркиваю - НАПИСАН, а не получен из Macro Generator. В MG все получается очень медленное). Это описание было синтезировано в Synopsys FPGA Compiler v3.3.1 . Полученный edif-файл размещен в кристалл AT40K20DQC-2 в IDS 6.0. Эксперименты проводились на STK40. Тактовая частота 40 МГц, выходы счетчика выведены на FPGA Expansion Header. При этом назначение выходных сигналов на пины кристалла получается крайне неудобное. Это, в свою очередь, позволяет предположить что при грамотной разводке платы и удобном назначении сигналов реальное быстродействие, возможно, будет выше чем полученное в этом опыте.
Размещенный в IDS 6.0 проект слит в back-annotation. Симуляция back-annotation vhdl- и sdf-файлов проводилась в ModelSim v5.3c SE-EE. Привожу таблицу результатов симуляции и измеренных РЕАЛЬНЫХ задержек включения (т.е. переключения L-H) выходных сигналов относительно тактового. Измерение производилось цифровым осциллографом Hewlett-Packard HP54616C.

Выходной
сигнал Задержка симуляции Задержка реальная
счетчика
q0 13 ns 12,4 ns
q1 10 ns 12,4 ns
q2 10 ns 12,4 ns
q3 10 ns 12,4 ns
q4 9 ns 9,8 ns
q5 8 ns 12,8 ns
q6 12 ns 13,8 ns
q7 9 ns 14,6 ns
q8 9 ns 15,2 ns
q9 13 ns 13,2 ns
q10 13 ns 13,2 ns
q11 12 ns 11,2 ns
q12 10 ns 13,6 ns
q13 9 ns 10,2 ns
q14 10 ns 14,6 ns
q15 9 ns 14,4 ns
q16 6 ns 13,8 ns
q17 9 ns 13,2 ns

Максимальные задержки относительно тактового сигнала на выключение (перехода H-L) симулятор дает для выходов q9 - 14 ns, и q0 - 13 ns. Для реальных сигналов время выключения меньше максимального времени включения.
Таким образом, получаем предельную тактовую частоту для 71,43 МГц (на основе симуляции) и 65,8 МГц для реального устройства.

Для проверки предположения о том, что возможна реализация более быстрого устройства я разместил этот же проект в том же кристалле, но без принудительного назначения сигналов на пины. При этом симулятор дает максимальную задержку на переключение выходных сигналов относительно тактового 7 ns. Думаю, что в реальном проекте это примерно соответствует 9 - 10 ns.

Конечно, понятие "скоростное устройство" весьма относительное, но реализовать проект, работающий на частотах 80 - 90 МГц на AT40K со speed grade 2, по-моему, вполне возможно.

P.S. Тот же проект, синтезированный под FLEX10K и размещенный в MaxPlus2 без жесткой привязки к выводам дает при симуляции в MaxPlus2 задержку 5 ns. Как будет в реальной жизни, я не проверял.


Составить ответ ||| Конференция «Программируемые логические схемы и их применение»

Ответы


Отправка ответа

Имя:(обязательно)
E-Mail:

Тема:(обязательно)

Сообщение:(обязательно)

Ссылка на URL:
Имя ссылки:
URL изображения:


Перейти к списку ответов ||| Конференция «Программируемые логические схемы и их применение»