Xilinx XC3064 — Описание и характеристики

Общее описание

Xilinx XC3064 — это FPGA (Field Programmable Gate Array) из семейства XC3000, выпущенного компанией Xilinx в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Семейство XC3000 стало одним из первых массовых коммерческих FPGA и заложило основы архитектуры, которая развивалась в последующих поколениях (XC4000, Spartan, Virgo).

Микросхема представляет собой SRAM-based FPGA с конфигурируемой логикой на основе CLB (Configurable Logic Blocks), окружённых программируемой матрицей соединений (routing) и блоками ввода-вывода (IOB).

Технические характеристики XC3064

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | XC3000 | | Технология | 0.8–1.0 мкм CMOS, SRAM-конфигурация | | Эквивалентные вентили | ~4 500 – 6 500 логических вентилей | | CLB (Configurable Logic Blocks) | 196 (в варианте XC3064A — 224) | | Триггеры/FF | ~1 872 – 2 688 | | Макс. пользовательских I/O | 120 (зависит от корпуса) | | Look-Up Tables (LUT) | 4-входовые (архитектура XC3000 CLB: 2×3-входовые функции + FF) | | Напряжение питания ядра (Vcc) | 5.0 В ± 5% | | Напряжение I/O | 5.0 В (TTL/CMOS совместимый) | | Макс. частота (тактовые) | до 50–80 МГц в зависимости от исполнения и ранга скорости | | Скоростные ранги | -50, -70, -100 (чем меньше, тем быстрее) | | Корпуса | PLCC-84, PGA-175, PPGA-175, TQFP, CQFP | | Температурные диапазоны | Commercial (0…70°C), Industrial (-40…85°C), Military (-55…125°C) |

Более точная разбивка (XC3064 vs XC3064A)

• XC3064: ~64 CLB на блок в логической матрице (12×12 CLB + периферия), ~4000 gates.
• XC3064A: улучшенная версия, больше ресурсов, быстрее.
• CLB в XC3000 содержит: 2 триггера, комбинационную логику на 3-входовой LUT (F- и G-генераторы), управляющие сигналы.

Основные особенности архитектуры

• Конфигурируемые логические блоки (CLB) с триггерами D-типа и мультиплексорами.
• Настраиваемая матрица соединений (general routing matrix).
• IO блоки (IOB) с поддержкой двунаправленных линий с тремя состояниями.
• Память конфигурации на SRAM — энергозависимая (требуется внешняя микросхема или последовательная загрузка при старте).
• Поддержка режимов загрузки: Master Serial, Slave Serial, Parallel (через PROM XC17xx, либо микроконтроллер).
• Clock-распределение: специальные линии для тактов с низким skew.

Основные парт-номера

Формат: XC3064[V|-A]-Скорость-Корпус-Температура

Примеры распространённых:

XC3064 (стандартная версия)

• XC3064-50PC-84C — PLCC-84, коммерческая температура
• XC3064-70PG-175C — PGA-175, коммерц.
• XC3064-100PG-175C — PGA-175, более медленный ранг

XC3064A (улучшенная, чаще встречалась)

• XC3064A-6PC-84C (или -7/-10 аналогично)
• XC3064A-7PCG-84C (RoHS маркировка G)
• XC3064A-7PG-175C
• XC3064A-10PPG-175C
• XC3064A-15RQ176C — QFP-176
• XC3064A-8TQ144C*
• Военные исполнения часто обозначаются через XQ / MX суффиксы (XQ40310...)

Расшифровка маркировки:

• -50/-70/-100/-150/-200 — для XC3064 (меньше=быстрее), либо -5/-7/-10/-15 в улучшенных.
• PC — PLCC / сокет
• PG — PGA
• PPG — Plastic PGA
• RQ/TQ — QFP/TQFP (если применялось)
• Окончание: C (комmercial), I (industrial), M/Q (military)
• «G» после кода корпуса = бессвинцовый/RoHS.

Номера военной/space-класса часто имеются в XC3064A-XXXXX или XQ3064A-XXXX — под требования MIL-STD-883.

Совместимые и родственные модели

В пространстве одного семейства XC3000 (бинарно/casе на pin-to-pin compatible нет, но функционально scalable):

• XC3020, XC3020A
• XC3030, XC3030A
• XC3042, XC3042A
• XC3064, XC3064A
• XC3090, XC3090A
• XC3100/XC3100A — расширение XC3000 (можно сказать линия).
• XC3000 — базовый «0-й» официально в семействе, с которого начали нумерацию ряда.

Совместимые корпуса и toolchain:

• COREC — старые Xilinx XACT Development Systems, затем Fundation Series ISE до v6/v9 поддержка XC3000 (поддержка прекращена в новых ISE).

Альтернативы схожего уровня у других вендоров (аналогов по вентильной ёмкости и времени):

• Altera FLEX 8000 / FLEX 10K (аналогом по встроенной конфигурации EPROM — MAX серии, где MAX7000 — CPLDR).
• Actel ACT 1/2/3, Anti-fusе FPGA — прямая конкуренция с XC3000.
• Atmel AT6000/AT6000A / AT40K — SRAM FPGA, схожие задачи.

Применение

• Малые цифровые устройства, glue logic.
• Первые системы DSP, small controllerы.
• Военная и космическая техника (высокая надёжность и диапазон температуры).
• Учебное применение в университетах 1990-х годов (популярная demo-плата XC3042/XC3064).
• Средней сложности бытовой техники, промышленная автоматика того времени.

Примечания / Совместимость

• XC3064 жёлтый pin-compatible с остальными членами XC3000 в том же корпусе — обновленная замена часто нужной была старший вариант (XC3090) или скорость.
• Бинарная конфигурация зависит от версии Xilinkx-формата (bits, .*.bit from XACT), разные ревизии битстрим могут быть немного несовместимы: старые (rev m0.2 про серии т. д.) форматы для разных потоков создания.
• Последнее ПО, поддерживавшее XC3000 — ISE 6/9i (классичекое); крайне устаревшая. Программограммы/программаторы: Xilinx Spartan/XC Serial slave to с XC17xx EEPROM.