Максимальная производительность популярных ПЛИС

[Vendein_RaZoR]

Пытаясь безуспешно сделать USB High Speed на ПЛИС, заинтересовало какая, все таки максимальная производительность популярных ПЛИС (КЛБ, ФАПЧ, LUT и т.д.) с бесплатным ПО для программирования ?

То есть интересно, на что стоит рассчитывать при проектировании популярных интерфейсов и других логических схем. Это понятно, что все зависит от задачи, но, все же, есть такие понятия как максимальная частота КЛБ, ФАПЧ, LUT и т.д.

Понял что от ПЛИС фирмы Altera ждать ничего хорошего нельзя. Cyclone V на 500-600 МГц уже начинает давать сбои (на самом деле я тестировал Cyclone IV, на нем счетчик уже переставал правильно работать на 400 МГц, а у Signal Tap II начинает уже сбоить триггер на 300-350 МГц).

Altera
Altera меня на самом деле очень разочаровала. MAXы, Cyclone'ы выжимают максимум 500-600 МГц, если повезет. На другие семейства, такие как Stratix и Arria, мало того что они дорогие, так ещё и надо покупать лицензию за 4-5 тыс $

Xilinx
Думаю попробовать ПЛИСы этого семейства, так как, ограничений вроде как особых не видел (30-дневная версия для Vivado и WebPack ISE для старых семейств).
Сегодня преподаватель озадачил тем, что Xilinx (приводил в пример Spartan 6) могут держать частоты от 1 ГГц. Честно не поверил, так как у тех же Virtex 7, одних из последних в семействе, ФАПЧ максимально выдает на выходе 1 ГГц с копейками.
Тем не менее, в каком-то даташите видел оценку производительности различных примеров. Например простой счетчик в худшем случае каком-то работал на частоте 500 МГц максимум на Virtex-7. Не очень то такое радует конечно.
Так вот, могут ли Xilinx какие нибудь типа Virtex-7 или Spartan 6 работать на частотах хотя бы близких к 1 ГГц ? (ФАПЧ у Spartan 6 максимум может выдавать 1 ГГц для высокоскоростных I/O блоков и 400 МГц для глобального клока (у циклонов даже 470 МГц где то для глобального держат),
а Virtex 7 могут 1 ГГц выдавать для глобального клока)

Остальные ПЛИС
А что по скорости у остальных ПЛИС, к примеру фирм Actel или Lattice ? Кто работал с такими ? Там тоже все не очень ?

Таким образом, существуют ли какие-нибудь ПЛИСы, которые могут работать с частотами 1 ГГц и более без использования специальных высокоскоростных блоков (типа I/OSERDES) и hard IP ?

Здесь нашел оценку производительности некоторых ПЛИС
https://parallel.ru/fpga/chips.html

Так ли эти цифры правдивы ? (в плане максимальной частоты)

[neon]

https://www.researchgate.net/post/Which ... market_now

[Vendein_RaZoR]

Тут как я понял больше про встроенные ADC и DAC в FPGA и их скорость. Но по вопросу самых быстрых FPGA приводится Virtex-7.

Так правда ли что у Virtex-7 максимальная частота логики всего 1 ГГц ? (к примеру если реализовывать логику вроде счетчика или регистра сдвигового) Это я просто понял по максимальной частоте PLL.

И насколько правдивы данные по частоте приведенные здесь ?

https://parallel.ru/fpga/chips.html

[Meteor]

Понял что от ПЛИС фирмы Altera ждать ничего хорошего нельзя. Cyclone V на 500-600 МГц уже начинает давать сбои (на самом деле я тестировал Cyclone IV, на нем счетчик уже переставал правильно работать на 400 МГц, а у Signal Tap II начинает уже сбоить триггер на 300-350 МГц).

В документации ихнем по белому приведены предельные частоты работы как семейств, так и различного рода "братьев по скорости".
Не думаю что у ксайлинкса спартан или виртекс будут сильно отличаться от альтеровких аналогов.
И еще, счетчик счетчику рознь.
Можно сварганить счетчик на 4 разряда и он будет считать на максимальных частотах, а можно создать на 128 бит и плис не уложится и в сотню МГц.
А вообще, что-то странное творится в мире - за пару недель вторая тема с мазохизмом по реализации HS USB в плис.
При этом люди готовы потратить массу усилий на поиски камня, софта, а также самих реализаций, вложить время и деньги в платы и плисины, но не готовы потратить несколько сотен рублей на простой процессор с USB на борту, ну в крайнем случае замахнуться на SoC в составе которых есть аппаратный USB.

[neon]

https://www.altera.com/solutions/partne ... oller.html
https://www.xilinx.com/products/intelle ... -1597.html

Если USB 3.0/3.1 реализовывают, что говорить о USB 2.0?

и на десерт: http://www.slscorp.com/ip-cores/communi ... evice.html

[Vendein_RaZoR]

Да мне тоже не очень то охота возиться с этим USB, просто тема диплома из-за этого сходит на нет.

Заодно интересно, правда ли у Virtex-7 логика максимум на 1 ГГц работает судя по PLL ? Просто столько всяких блоков и для них частоты и задержки, что толком не разберешься пока не начнешь работать с этой ПЛИС

Ну ладно не счетчик, сдвиговый регистр например на 8 разрядов.

Добавлено after 7 minutes 42 seconds:

https://www.altera.com/solutions/partners/partner-profile/system-level-solutions--inc-/ip/embedded-usb-3-0-3-1-gen1--eusb30sf--device-controller.html

Ну да конечно 3.0, не смешите

А для 2.0 вдруг ULPI PHY понадобился который действует как десериалайзер



http://www.slscorp.com/ip-cores/communi ... evice.html

Supported Altera FPGA Family Cyclone III, Cyclone IV, Cylcone V, Stratix IV Cyclone V GT

3.0 на Cyclone IV ??! Звизда в шоке

Все эти примеры используют внешние микросхемы FIFO, либо UTMI, UTMI+ либо ULPI, так что не надо, проходили

[neon]

тогда идите своим путём. На то они и дипломы, чтобы подшить их и забыть.

[Vendein_RaZoR]

тогда идите своим путём. На то они и дипломы, чтобы подшить их и забыть.

Суть то тут не в своем пути

Просто меня тут препод немного опешил что USB High Speed можно на ПЛИС реализовать без проблем, что спокойно работать можно с сигналами более 1 ГГц на чистой логике.

Вот я и спрашиваю, неужели максимальная частота ПЛИС типа Virtex-7 все таки не может превысить 1 ГГц и правильно ли судить о максимальной частоте логики по ФАПЧ ?

Дело тут даже не в USB, просто интересно чего можно ожидать от ПЛИС, каких максимальных частот КЛБ, ФАПЧ, LUT.
В даташитах все размыто как то по сотню разных видов PLL для разных блоков, а меня интересует быстродействие чисто конфигурируемой логики.

[Meteor]

Просто меня тут препод немного опешил что USB High Speed можно на ПЛИС реализовать без проблем, что спокойно работать можно с сигналами более 1 ГГц на чистой логике.

Вот я и спрашиваю, неужели максимальная частота ПЛИС типа Virtex-7 все таки не может превысить 1 ГГц и правильно ли судить о максимальной частоте логики по ФАПЧ ?

Не правильно судить по ФАПЧ. У циклонов тоже фапч работает на более высокой частоте, а в сам кристалл выходит более низкая.
Что касается реализации USB в плис, тут может правильнее спросить у преподавателя что именно он имел ввиду. Дело в том, что любая попытка создать свое USB устройство должна сопровождаться "вступлением в клуб", цена вопроса (на 2010год) порядка 5000 американских тугриков. Членам клуба дают идентификаторы vid pid(если не ошибся с названиями). Подобный подход выгоден только для тех случаев, когда партия устройств составит миллион и больше.
Вполне возможно, что преподаватель заявляя о USB имел ввиду аппаратный блок в составе какого-нибудь циклон5-сок. Тогда цена вхождения составит стоимость платы + время работы.
По скорости работы портов, да у некоторых плис есть возможность работать с линиями DDR - при тактовой частоте 400 МГц, можно получить скорость передачи 800Мбит, другие плис имеют в себе высокоскоростные трансиверы - и именно они обеспечивают бешенные скорости передачи, но между трансивером и логикой ставятся буферные ОЗУ и пр. что бы понизить скорость работы до частот логики.

[coredumped]

Vendein_RaZoR писал(а):

Просто меня тут препод немного опешил что USB High Speed можно на ПЛИС реализовать без проблем, что спокойно работать можно с сигналами более 1 ГГц на чистой логике.

1 GHz в ПЛИС - это только в старших семействах, где цены за чип исчисляются сотнями и тысячами уе. если мы говорим о частоте работы логических ячеек, а не специальных интерфейсов типа высокоскоростных трансиверов, которые есть и в относительно недорогих семействах.
Что же касается USB, то правильно будет применить внешний PHY типа USB3300 или подобный, ибо городить физику для hi-speed в ПЛИС - это накладно будет, учитывая, что вышеупомянутый PHY стоит всего 1-2$. На opencores.org есть готовые корки USB1.1 - 2.0. USB3 пока только в планах.

[Ivani]

Вчера мучал EPM240T100C5 - с 50 МГц тактовой получил 350 МГц, их вывел наружу и поделил внутри вроде без сбоев но с огромным джиттером, спектроанализатор показал близкие уровни 350 и 400 МГц.

[Gudd-Head]

Опять изобретение велосипеда на костылях?
Где практическое применение? Будут гоняться огромные объёмы данных в реальном времени? Откуда куда?
Почему не Ethernet?

[QRP]

Vendein_RaZoR писал(а):

Пытаясь безуспешно сделать USB High Speed на ПЛИС,
Понял что от ПЛИС фирмы Altera ждать ничего хорошего нельзя. Cyclone V на 500-600 МГц уже начинает давать сбои (на самом деле я тестировал Cyclone IV, на нем счетчик уже переставал правильно работать на 400 МГц, а у Signal Tap II начинает уже сбоить триггер на 300-350 МГц).

Смотря что и как делать. Тупые схемы в лоб - да, на альтере с классом скорости С8 предел где-то 450-470 МГц. У 4 и 5 LP циклонов по моим тестам примерно одинаково.

Но я делал конвеерный счетчик который на том-же 4 циклоне альтеры вполне нормально работал на частотах до 900-1100 МГц.

[astrahard]

Ну сколько раз твердили миру, что FPGA не способна эмулировать ASIC с теми-же технормами. Конвейерный счетчик на 1000 мегагерц это вдохновляет если правда. А конвейерный сдвиговый регистр делали с разрядностью 512?

Добавлено after 12 minutes 37 seconds:

Ivani писал(а):

Вчера мучал EPM240T100C5 - с 50 МГц тактовой получил 350 МГц, их вывел наружу и поделил внутри вроде без сбоев но с огромным джиттером, спектроанализатор показал близкие уровни 350 и 400 МГц.

И это Вы считаете огромным джитером? на старой старой FPGA? Вообще FPGA, я даже не знаю для чего придуманы. Для подтверждения тезиса о том, что человек ленив и сбоен? Ну вот к примеру. FPGA существуют, а вместе с этим существует гнилая периферия у ARM производителей 2-го и 3-го эшелонов.