#Essentials
#wire_bonding

✅ مفهوم wire bonding

✳️ تراشه‌های FPGA در پکیج‌های متفاوتی به بازار عرضه می‌شوند. این پکیج‌ها از نظر ابعاد و تعداد پایه‌های IO با هم متفاوت هستند. با این وجود ممکن است دارای منابع سخت‌افزاری مشابه هم باشند. بعنی فضای منطقی، حافظه و ضرب کننده‌های یکسانی را در اختیار طراح قرار می‌دهند.

از آنجایی که تولید تراشه یکسان با ابعاد مختلف و تعداد IO های مختلف بسیار پرهزینه است، شرکت‌های تولید کننده تراشه همچون Xilinx از یک متد خاص برای برقرار کردن ارتباط بین بلوک‌های IO و پایه‌های فیزیکی تراشه استفاده می‌کنند.

🔖 به بیان ساده فرایندی که بر اساس آن اتصال بین پایه‌های فیزیکی یک تراشه همچون FPGA و مدارات پیاده‌سازی شده روی سیلیکون برقرار می‌شود، اصطلاحاً wire bonding نامیده می‌شود.

❗️پس همواره بیاد داشته باشیم تراشه‌هایی که با یک کد نام گذاری می‌شوند و تنها تعداد IO های آن‌ها با هم متفاوت در عمل هیچ فرقی با‌هم ندارند و فقط wire bonding آن ها با هم متفاوت است.

@Hexalinx

#Advanced,#Vitis

✅پلتفرم نرم افزاری Vitis

از Verilog و VHDL متنفرید، شما تنها نیستید. بالاخره بعد از درخواست‌های فراوان توسعه دهندگان، شرکت Xilinx یک پلتفرم برنامه‌نویسی رایگان برای پیکره‌بندی تراشه‌های FPGA‌ معرفی کرد.
شرکت Xilinx در جریان کنفرانس سالیانه توسعه دهندگان XDF2019 از پلتفرم جدید نرم افزاری خودش تحت عنوان Vitis رو نمایی کرد. پلتفرمی که پنج سال برای توسعه‌ آن زمان صرف شده و به طراحان اجازه می‌دهد به صورت مستقیم با استفاده از ابزارها و زبان‌های توسعه مرسوم همچون پایتون و ++C روی معماری‌ سخت افزاری تراشه‌های FPGA طراحی کنند. هدف Vitis تسریع فرایند طراحی و بهینه سازی الگوریتم‌ها شتاب دهی در طیف وسیعی از کاربردها همچون هوش مصنوعی وپردازش تصویردر خودروهای بدون سرنشین است.
اگر تا کنون برای شتاب دهی الگوریتم‌ها از ASIC استفاده می‌کردید وقت آن رسیده که یک تغییر نگرش در نحوه توسعه سیستم‌هایتان ایجاد کنید، با هر بار اعمال تغییرات روی الگوریتم باید یک ASIC جدید سفارش داده شود. این در حالیست که به راحتی می‌توانید برای منظور خود یک FPGA را با استفاده از زبان‌های سطح بالا توسعه و پیکره‌بندی کنید.

@Hexalinx

#Essentials, #IO

✅ منابع ورودی / خروجی در FPGA

✳️ منابع ورودی و خروجی در هر FPGA، منابعی هستند که بین پین‌های تراشه و منابع منطقی درون تراشه قرار گرفته اند. این منابع به لحاظ ساختاری از دو بخش تشکیل شده‌اند:

1️⃣ بخش الکتریکی: وظیفه این بخش کنترل ولتاژ و استاندارد کاری IO هاست. تک سیمه یا تفاضلی بودن یک IO‌ و همچنین فعال یا غیرفعال بودن امپدانس داخلی هر IO در این بخش تعیین می‌شود.
2️⃣ بخش منطقی: وظیفه این بخش که خود متشکل از چند بلوک است، اعمال کنترل‌های منطقی روی سیگنال‌های ورودی خروجی است. پیکره بندی پورت از لحاظ SDR و یا DDR بودن و همینطور ورودی، خروجی و یا ۳ حالته بودن پورت در این بخش تعیین می‌شود.

@Hexalinx

#Essentials

✅ پارامترهای #slew_rate و #drive_strength به چه معنا هستند و به چه منظور مورد استفاده قرار می‌گیرند؟

✳️ وقتی یک IO در FPGA به صورت خروجی تعریف می‌شود به صورت پیش فرض دو پارامتر slew rate و drive strength برای آن مقدار دهی می‌شود. طراح می‌تواند مقدار پیش فرض این دو پارامترها را با استفاده از ابزارهای Xilinx تغییر دهد.
ساده ترین تعریف برای این دو پارامتر به این صورت است.
پارامتر slew rate کمک می‌کند تا سرعت تغییر وضعیت یک خروجی تنظیم شود. یعنی شیب لبه بالا رونده یا پایین رونده را برای دستیابی به سرعت مطلوب کنترل می‌کند.
پارامتر drive strength برای کمک به تامین جریان مورد نیاز مصرف کننده متصل به FPGA تنظیم می‌شود.

در حالت کلاسیک slew rate به صورت حداکثر نرخ تغییرات ولتاژ خروجی بر واحد زمان تعریف می‌شود و می‌تواند مقادیر SLOW و FAST به آن نسبت داده شود.

از سوی دیگر drive strength رابطه مستقیم با جریان دارد و واحد آن میلی آمپر است. پایین بودن آن باعث ایجاد مشکلات زمان بندی و بالا بودن آن باعث نویزی شدن سیستم و کاهش مقاوت سیستم در مقابل خطا می شود.

@Hexalinx

#Advanced
#DCI
✅ امپدانس قابل کنترل دیجیتال

✳️ خاتمه دادن یک خط انتقال با استفاده از یک مقاومت برای مدل کردن خصوصیات مصرف کننده در انتهای خط اصطلاحا تِرمینیشن (Termination) نامیده می‌شود. به بیان دقیق‌تر ترمینیشن روشی برای کاهش یا از بین بردن انعکاس‌های ناخواسته در یک خط انتقال است. این انعکاس‌ها باعث ایجاد اثرات ناخواسته و نویز در سیستم می‌شود. از نقطه نظر سخت‌افزاری استفاده از ترمینیشن مناسب یک ملاحظه مهم در طراحی محسوب می‌شود. با بزرگتر شدن تراشه‌های FPGA‌ و بالاتر رفتن سرعت کلاک سیستم، ساخت بوردهای مدارهای چاپی روز به روز سخت تر می‌شود. طراحان سخت افزار می‌دانند که کنترل تمامیت یک سیگنال در زمان انتشار یا همان Signal Integrity بخش مهمی است و حتما باید مورد توجه قرار بگیرد. مفهوم امپدانس قابل کنترل دیجیتال یا DCI دقیقا برای پاسخ گویی به چنین نیازی طراحی شده است. به بیان ساده‌تر DCI جایگزینی برای مقاومت‌های ترمینیشن خارجی است که معمولا در اتصال اینترفیس‌های تفاضلی به FPGA مورد نیاز است. مسئولیت بکارگیری این ویژگی برعهده مهندس طراح نرم افزار است.

@Hexalinx

#Essentials
#IOB

✅ آشنایی با بخش‌های مختلف بلوک‌های ورودی و خروجی در FPGA

✳️ دسته بندی IO ها درون FPGA در قالب بانک‌های IO انجام می‌شود. تعداد این بانک‌ها کاملا به نوع تراشه و پکیج آن وابسته است. در حالت کلی خواص الکتریکی IO با توجه به قیودی که برای هر بانک تعریف می‌شود محدود می‌شوند.

با توجه به متفاوت بودن تعداد بانک‌های بسادگی می‌توان حدس زد که تعداد IO های درون تراشه نیز با توجه به نوع پکیج و منابع درون تراشه متفاوت است. این IO‌ ها با استفاده از ابزارهای گرافیگی Xilinx به سادگی قابل پیکره‌بندی هستند و با بسیاری از استانداردهای الکتریکی سازگار هستند. توجه شود که تمامی پین‌های فیزیکی روی تراشه به صورت IO قابل استفاده نیستد. با این وجود تعداد قابل توجهی از آن‌ها به عنوان ورودی‌ خروجی‌های همه منظوره در دسترس هستند. در هر پکیج بجز تعداد محدودی از پایه‌ها که به تامین تغدیه مورد نیاز تراشه و پیکره‌بندی تراشه اختصاص دارند، سایر پایه‌ها تقریباً مشابه هم هستند و قابلیت‌های یکسانی دارند.

❗️مطالعه ادامه این مقاله

@Hexalinx

#XADC
#Intermediate

✅ سیگنال آنالوگ در FPGA

✳️در کنار منابع دیجیتالی مرسوم موجود در تراشه‌های FPGA شرکت Xilinx همچون بلوک‌های منطقی قابل پیکره بندی #CLB، بلوک‌های ضرب کننده #DSP_BLOCK و بلوک‌های حافظه #BLOCK_RAM، یک بلوک کاملا آنالوگ نیز درون این تراشه‌ها وجود دارد. این بلوک برای کاربردهایی که نیاز به پردازش ترکیبی سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال دارند بکار گرفته می‌شود. این بلوک آنالوگ در تراشه‌های نسل قبل همچون Vitex 5 و Virtex 6 تحت عنوان System Monitor و در تراشه‌های سری ۷ به بعد تحت عنوان #XADC شناخته می‌شود.

بلوک XADC متشکل از یک ADC دو کاناله ۱۲ بیتی با حداکثر نرخ نمونه برداری 1 مگا سمپل بر ثانیه (MSPS) به همراه تعدادی سنسور و مدارات کنترلی است. در واقع XADC به عنوان یک ورودی آنالوگ همه منظوره برای FPGA‌ در نظر گرفته می‌شود و کاربردهای فراوانی را می‌توان برای آن برشمرد.

@Hexalinx

#News

✅ بالاخره بعد از حدود یک ماه نسخه رسمی پلتفرم نرم افزاری Vitis معرفی شد، نسخه 2019.2 .
✳️ چندتا نکته جالب وجود داره. اول اینکه حدود 30GB سایز دانلودی شماست و به بیش از 80GB فضا برای نصبش نیاز دارید.
✳️ این نسخه تنها نسخه‌ای که برای ویندوز 7 عرضه شده و نسخه‌های بعدی تنها برای ویندوز 10 عرضه خواهد شد. همینطور این نسخه آخرین نسخه‌ای که از 32-bit HW server tools پشتیبانی میکنه !!!
✳️ برخلاف چیزی که به نظر می‌رسید، open source نیست و به لایسنس نیاز داره.
این پلتفرم شامل تمامی ابزارهای توسعه Xilinx میشه. در واقع به نظر میرسه دو محیط توسعه SDAccel و SDSoC به صورت یکپارچه کنار هم قرار گرفتن. پکیج دانلودی شامل موارد زیر است.
•SDSoC
•SDAccel
•Vivado-HL
•Vivado-HLS
•Model Composer
•System Generator
•SDK
❗️نکته جالب اینجاست که تا پیش از این SDAccel نسخه ویندوز نداشت!!!
❗️البته پتالینوکس همچنان باید به صورت جداگانه دانلود و نصب بشه. و روی لینوکس نصب بشه.

@Hexalinx

#Essentials
#Barrel_Shifter

✅ احتمالا شما هم هنگام پیاده‌سازی یک الگوریتم روی FPGA به مداری که نیاز به انجام شیفت متغیر داشته باشد، برخورد کرده‌اید. مدار Barrel Shifter یک مدار ترکیبی است که قابلیت انجام شیفت متغیر چند بیتی را به تعداد دلخواه در یک کلاک فراهم می‌آورد و در معماری آن، به جای استفاده از فلیپ فلاپ یا سایر المان‌های حافظه از مالتی‌پلکسر استفاده می‌شود.

❗️اگر به این موضوع علاقمند هستید ادامه این مطلب را در سایت هگزالینکس مطالعه بفرمایید.

ادامه مطلب ...

@Hexalinx

#Advanced
#Vitis

وقتی که کار با Vitis را آغاز می‌کنیم، اولین چیزی که توجه‌ ما را جلب می‌کند، جایگزین شدن SDSoC ، SDAccel و حتی SDK با مجموعه نرم افزاری Vitis است. به عنوان یک ابزار یکپارچه، در واقع قرار است Vitis برای توسعه یک سیستم نهفته دقیقاً مشابه SDK و یا شتاب دهی یک اپلیکیشن کاملا مشابه SDSoC و SDAccel بکارگرفته شود.

ادامه مطلب ...

@Hexalinx

#Advanced
#clock_monitoring

حتی بعد از دستیابی به زمانبندی مطلوب و برآورده شدن الزامات طراحی و همینطور حصول اطمینان از انتقال مناسب کلاک بین نواحی مختلف کلاک، بازهم برای به آرامش رسیدن کمی زود است. در برخی از کاربردهای خاص که به لحاظ نوع ماموریت نیاز به قابلیت اطمینان و کنترل پذیری بسیار بالا دارند، لازم است از صحت عملکرد کلاک در زمان اجرا نیز اطمینان حاصل شود. یعنی برای جلوگیری از بروز هرگونه نقصان در عملکرد سیستم مجبوریم نوعی فرایند تست و بازبینی دائمی روی طرح در نظر بگیریم.

ادامه مطلب ...

@Hexalinx

#Advanced
#HLS

وقتی صحبت از بهینه سازی کدهای HLS به میان می‌آید، موارد و جنبه‌های زیادی برای بهینه سازی وجود دارد. یکی از این جنبه‌ها کنترل نحوه اجرای حلقه هاست. البته باید توجه داشته باشیم که تنها با باز کردن و یا ترکیب حلقه‌ها ممکن است به نتایج مطلوب نرسیم. پاپلاین کردن محاسبات، پایپلاین کردن نحوه خواندن و نوشتن داده‌ها درون حافظه و چندین و چند مفهوم دیگر برای رسیدن به بهینه ترین پاسخ باید مد نظر قرار داده شود. در این مقاله قصد داریم به نحوه کار با حلقه‌ها در HLS و روش‌های بهینه سازی آن‌ها بپردازیم.

ادامه مطلب ...

@Hexalinx

#Advanced
#HLS

در مقاله کار با حلقه‌ها در HLS با چگونگی بهینه سازی حلقه‌ها در کدهای HLS آشنا شدیم. روش یکپارچه کردن، ترکیب کردن و باز کردن حلقه‌ها را روی کدهای عملی بررسی کردیم. در این مطلب قصد داریم، چگونگی بهینه سازی به کمک analysis perspective در محیط Vivado-HLS را با هم مرور کنیم. بنابراین در انتهای این مقاله قادر خواهیم بود با تحلیل نتایج پیاده‌سازی بهترین الگو برای اعمال تغییرات روی ساختار کدها را شناسایی کنیم و در می‌یابیم که چه شکل از بهینه سازی در افزایش کارایی کدهای HLS تاثیرگذارتر است.

کار با حلقه‌ها در HLS >>
بهینه سازی به کمک Analysis Perspective >>

@Hexalinx

#Advanced
#Retiming, #Vivado, #STA

آنالیز زمانبندی ایستا پیش از هر چیزی نیازمند این است که ما با ابزارهای این کار و مفاهیم اولیه آن آشنا باشیم. در سایه‌ آشنایی با تعاریف می‌توانیم بهترین روش ممکن برای دستیابی به کارایی مطلوب را انتخاب و به موثرترین شکل به کار بگیریم.
اصلاح زمانبندی مسیرها در FPGA، یا retiming یک تکنیک بهینه سازی ترتیبی برای جابجایی رجیسترها در طول منابع منطقی است. این کار با هدف بهبود کارایی طرح بدون بروز تداخل روی رفتار ورودی و خروجی‌های مدارات منطقی انجام می‌شود.
در این آموزش از پایگاه دانش هزالینکس قصد داریم شما را با مفهوم retiming و شیوه استفاده از تکنیک retiming در ابزار سنتز Vivado آشنا کنیم.

تکنیک retiming در ابزار سنتز Vivado >>

@Hexalinx

#Intermediate
#AXI, #ZYNQ

این روزها، تقریباً تمام IP های Xilinx از اینترفیس AXI استفاده می‌کنند. تراشه‌های ZYNQ و ZYNQ MP و حتی پردازنده‌های نرم افزاری میکروبلیز و پردازنده‌های قدرتمند و جدید Versal همگی از اینترفیس های AXI استفاده می‌کنند. پر واضح است که اینترفیس‌های AXI بخشی جدایی ناپذیر از هر طراحی جدید در تراشه‌های شرکت Xilinx هستند. درک صحیح مبانی AXI کمک فراوانی به افزایش بهره وری طراح در زمان طراحی و حتی خطایابی سیستم می‌کند.

در این آموزش از پایگاه دانش هگزالینکس که اولین آموزش از سری‌ آموزش‌های AXI است، مبانی و مفاهیم اینترفیس‌های AXI3/AXI4 را در تراشه‌های Xilinx خدمتتان ارائه می‌کنیم. در اولین گام محبوریم از بخش‌های کمی خسته کننده، نه چندان جذاب و البته بسیار مهم شروع کنیم. بسیاری از بخش‌های مهمتر، در قسمت‌های بعدی این سری آموزشی پوشش داده می‌شود، ولی در صورتی که به این توضیحات اولیه تسلط پیدا نکنید، در درک آن‌ها با مشکل روبرو می‌شوید.


ادامه مطلب >>

@Hexalinx

#Essentials
#FIXED_POINT

یک کلمه دودویی به طور ذاتی هیچ معنی و مفهومی ندارد. اما بیشتر افراد تمایل دارند که آن را (حداقل در نگاه اول) به عنوان اعداد صحیح مثبت یا اعداد طبیعی در نظر بگیرند. اما در واقع معنی و مفهوم یک عدد دودویی N بیتی کاملاً به تفسیری که می‌شود، بستگی دارد. حال با این نگاه و اینکه هر مجموعه‌ای را می‌توان با عدد N بیتی نمایش داد، ما قصد داریم یک زیر مجموعه از اعداد گویا را نمایش دهیم. اعداد گویا مجموعه‌ای از اعداد هستند که بصورت کسری (a/b) نشان داده می‌شوند. زیر مجموعه‌ای که ما به دنبال آن هستیم، زیر مجموعه‌ای است که در آن عدد b توانی از ۲ است.
علاوه بر این، محدودیت‌های دیگری نیز در نمایش این زیر مجموعه مورد نظرمان در نظر می‌گیریم. اول اینکه هر کدام از اعضای این زیر مجموعه باید تعداد بیت‌های دودویی یکسانی داشته باشند. دوم اینکه نقطه اعشار آن‌ها در موقعیت ثابتی قرار داشته باشد، یعنی نقطه ممیز در یک مکان ثابت باشد. دقیقاً به همین دلیل، به این نمایش از اعداد، اصطلاحاً ممیز ثابت گفته می‌شود.

ادامه مطلب >>

@Hexalinx

#Essentials
#FIXED_POINT

محاسبات ممیز ثابت در برخی از کتب آموزشی تحت عنوان محاسبات با دقت محدود مخاطب قرار داده می‌شود. یعنی تحت هیچ شرایطی دقت محاسبات از مقدار مشخصی که از ابتدا نیز قابل محاسبه است، بیشتر نخواهد بود.
فرایند ممیز ثابت کردن یک الگوریتم، فرایند پیجیده‌ای نیست اما قطعاً فرایند زمانبری است. زیرا باید به اندازه کافی وقت برای تنظیم پارامترها اختصاص داده شود. اما کدام پارامترها؟
مهمترین پارامترهایی که در محاسبات با دقت محدود وجود دارند، عبارتند از:
❗️دقت
❗️صحت
❗️دامنه
❗️تفکیک پذیری
❗️رنج دینامیکی
این پارامترها با توجه به فرمت ممیز ثابت انتخابی، تعیین می‌شوند. اگر علاقمند به آشنایی با این پارامترها هستید با ما همراه شوید.

ادامه مطلب >>

@Hexalinx

#Advanced
#HLS, #DDR

فرض کنید قصد داریم یک پروژه در Vivado تولید کنیم که شامل بخش‌های زیر است.
✳️ یک Memory Interface Generator
✳️ یک JTAG to AXI IP Core
✳️ یک AXI Interconnect
✳️ یک VIO
✳️ یک ILA
❗️و یک بلوک سفارشی و بسیار جالب به نام ...... ؟
حدس می زنید با این پروژه و بلوک سفارشی که خدمتتان معرفی می‌ کنم قرار است چه کا ر بکنیم؟ اگر کمی تجربه داشته باشید بلافاصله واژه DDR تو ذهنتون جرقه می زنه و با خودتون فکر می کنید، احتمالاً با این پروژه قرار است در حافظه DDR بنویسم و برای ذخیره دیتا ازش استفاده کنیم. نمی خواهم نا امیدتون کنم ولی خب اگر جواب اینقدر سر راست و خلاصه بود لازم نبود این همه مقدمه براتون بنویسم. امیدوارم کمی حس کنجکاویتون رو تحریک کرده باشم.
بهتون پیشنهاد می‌کنم نگاهی به آخرین مقاله ما در سایت بیاندازید، و با ما همراه شوید.

ادامه مطلب >>

@Hexalinx

#Essentials
#FIXED_POINT

✅ ما در زندگی خودمان همواره با اعداد حقیقی سر و کار داریم. اعدادی که بخش اعشاری دارند. اغلب سیستم‌های مدرن دیجیتال امروزی قادر به پیروی از اصول ما هستند. اصولی که ما آن را به عنوان نمایش ممیز شناور می‌شناسیم. اما نمایش ممیز شناور در کنار دقت بالا، دارای معایبی است که باعث می‌شود کمتر در طراحی‌ها مورد استفاده قرار بگیرد.
1️⃣ پیاده‌‌سازی این روش، مشکل است.
2️⃣ منابع سخت‌‌افزاری زیادی را مصرف می‌‌کند.
3️⃣ و سرعت مدار را کاهش دهد.
در نقطه مقابل نمایش ممیز ثابت قرار دارد که منابع سخت‌‌افزاری کمتری را نسبت به روش ممیز شناور اشغال می‌‌کند و سرعت بسیار بیشتری دارد.

❗️اعداد ممیز ثابت همان اعداد اعشاری ممیز شناور هستند که با استفاده از یک فاکتور معین مقیاس بندی می‌شوند. از این رو محاسبات ممیز ثابت از قوانین معمول پیروی نمی کنند و قوانین خاصی بر آن ها حاکم است. در سری آموزشی اعداد اعشاری ممیز ثابت سعی کردیم کلیه اصول و قوانین مورد نیاز یک طراح برای استفاده از اعداد ممیژ ثابت را در اختیار شما قرار دهیم. برای دسترسی به بخش‌های اول تا سوم این سری آموزشی از لینک‌های زیر استفاده کنید.

@Hexalinx

برای دسترسی به متن کامل مقالات لطفاً از لینک‌های زیر استفاده کنید.

❗️ بخش اول: مفاهیم کلی >>
❗️بخش دوم: محاسبات با دقت محدود >>
❗️بخش سوم: قوانین پایه محاسبات >>

@Hexalinx