FPGA的工作原理蘊(yùn)含著獨(dú)特的智慧。在設(shè)計(jì)階段,工程師們使用硬件描述語言,如Verilog或VHDL,來描述所期望實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電路功能。這些代碼就如同一份詳細(xì)的建筑藍(lán)圖,定義了電路的結(jié)構(gòu)與行為。接著,借助綜合工具,代碼被轉(zhuǎn)化為門級(jí)網(wǎng)表,將高層次的設(shè)計(jì)描述細(xì)化為具體的門電路和觸發(fā)器組合。在布局布線階段,門級(jí)網(wǎng)表會(huì)被精細(xì)地映射到FPGA芯片的物理資源上,包括邏輯塊、互連和I/O塊等。這個(gè)過程需要精心規(guī)劃,以滿足性能、功耗和面積等多方面的限制要求生成比特流文件,該文件包含了配置FPGA的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。當(dāng)FPGA上電時(shí),比特流文件被加載到芯片中,配置其邏輯塊和互連,從而讓FPGA“變身”為具備特定功能的數(shù)字電路,開始執(zhí)行預(yù)定任務(wù)。 FPGA 可編程性強(qiáng),為電子設(shè)計(jì)帶來極大靈活性,可滿足不同應(yīng)用需求。安徽XilinxFPGA平臺(tái)
FPGA驅(qū)動(dòng)的工業(yè)CT圖像重建加速系統(tǒng)工業(yè)CT(計(jì)算機(jī)斷層掃描)技術(shù)對圖像重建速度和精度要求極高。我們基于FPGA開發(fā)了工業(yè)CT圖像重建加速系統(tǒng),針對濾波反投影(FBP)、迭代重建(SIRT)等算法,利用FPGA的并行計(jì)算和流水線技術(shù)進(jìn)行硬件加速。在處理1024×1024像素的CT數(shù)據(jù)時(shí),F(xiàn)PGA的重建速度比CPU快20倍,單幅圖像重建時(shí)間從5分鐘縮短至15秒。在圖像質(zhì)量優(yōu)化上,系統(tǒng)采用自適應(yīng)濾波算法,F(xiàn)PGA根據(jù)CT數(shù)據(jù)的噪聲特性動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波參數(shù),有效抑制偽影,提高圖像清晰度。在檢測汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等復(fù)雜工件時(shí),重建圖像的細(xì)節(jié)分辨率達(dá)到,缺陷檢測準(zhǔn)確率提升至98%。此外,通過FPGA的可重構(gòu)特性,系統(tǒng)支持不同掃描參數(shù)和重建算法的快速切換,滿足航空航天、機(jī)械制造等多行業(yè)的檢測需求,大幅提升工業(yè)CT設(shè)備的檢測效率和可靠性。 山西安路FPGA資料下載在高速存儲(chǔ)系統(tǒng)中,F(xiàn)PGA 大顯身手。
FPGA在生物醫(yī)療基因測序數(shù)據(jù)處理中的深度應(yīng)用基因測序技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù),傳統(tǒng)計(jì)算平臺(tái)難以滿足實(shí)時(shí)分析需求。我們基于FPGA開發(fā)了基因測序數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段,F(xiàn)PGA通過并行計(jì)算架構(gòu)對原始測序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量過濾與堿基識(shí)別,處理速度達(dá)到每秒10Gb,較CPU方案提升12倍。針對序列比對這一關(guān)鍵環(huán)節(jié),采用改進(jìn)的Smith-Waterman算法并進(jìn)行硬件加速,在處理人類全基因組數(shù)據(jù)時(shí),比對時(shí)間從數(shù)小時(shí)縮短至30分鐘。此外,系統(tǒng)支持多種測序平臺(tái)數(shù)據(jù)格式的快速解析與轉(zhuǎn)換,在基因檢測項(xiàng)目中,成功幫助醫(yī)生在24小時(shí)內(nèi)完成基因突變分析,為個(gè)性化治療方案的制定贏得寶貴時(shí)間,提升了基因測序的臨床應(yīng)用效率。
FPGA 的基本結(jié)構(gòu) - 時(shí)鐘管理模塊(CMM):時(shí)鐘管理模塊(CMM)在 FPGA 芯片內(nèi)部猶如一個(gè)精細(xì)的 “指揮家”,負(fù)責(zé)管理芯片內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)。它的主要職責(zé)包括提高時(shí)鐘頻率和減少時(shí)鐘抖動(dòng)。時(shí)鐘信號(hào)就像是 FPGA 運(yùn)行的 “節(jié)拍器”,各個(gè)邏輯單元的工作都需要按照時(shí)鐘信號(hào)的節(jié)奏來進(jìn)行。CMM 通過時(shí)鐘分頻、時(shí)鐘延遲、時(shí)鐘緩沖等一系列操作,確保時(shí)鐘信號(hào)能夠穩(wěn)定、精細(xì)地傳輸?shù)?FPGA 芯片的各個(gè)部分,使得 FPGA 內(nèi)部的邏輯單元能夠在統(tǒng)一、穩(wěn)定的時(shí)鐘控制下協(xié)同工作,從而保證了整個(gè) FPGA 系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性,對于一些對時(shí)序要求嚴(yán)格的應(yīng)用,如高速數(shù)據(jù)通信、高精度信號(hào)處理等,CMM 的作用尤為關(guān)鍵。通過改變FPGA內(nèi)部的配置,用戶可以快速地實(shí)現(xiàn)新的算法或硬件設(shè)計(jì),而無需改變物理硬件。
相較于通用處理器,F(xiàn)PGA 在特定任務(wù)處理上有優(yōu)勢。通用處理器雖然功能可用,但在執(zhí)行任務(wù)時(shí),往往需要通過軟件指令進(jìn)行順序執(zhí)行,面對一些對實(shí)時(shí)性和并行處理要求較高的任務(wù)時(shí),性能會(huì)受到限制。而 FPGA 基于硬件邏輯實(shí)現(xiàn)功能,其硬件結(jié)構(gòu)可以同時(shí)處理多個(gè)任務(wù),具備高度的并行性。在數(shù)據(jù)處理任務(wù)中,F(xiàn)PGA 能夠通過數(shù)據(jù)并行和流水線并行等方式,將數(shù)據(jù)分成多個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行處理,提高了處理速度。例如在信號(hào)處理領(lǐng)域,F(xiàn)PGA 可以實(shí)時(shí)處理高速數(shù)據(jù)流,快速完成濾波、調(diào)制等操作,而通用處理器在處理相同任務(wù)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)延遲,無法滿足實(shí)時(shí)性要求 。FPGA的設(shè)計(jì)方法包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。浙江XilinxFPGA交流
圖形化編程讓 FPGA 的使用更加便捷。安徽XilinxFPGA平臺(tái)
FPGA 的基本結(jié)構(gòu) - 可編程邏輯單元(CLB):可編程邏輯單元(CLB)是 FPGA 中基礎(chǔ)的邏輯單元,堪稱 FPGA 的 “細(xì)胞”。它主要由查找表(LUT)和觸發(fā)器(Flip - Flop)組成。查找表能夠?qū)崿F(xiàn)諸如與、或、非、異或等各種邏輯運(yùn)算,它就像是一個(gè)預(yù)先存儲(chǔ)了各種邏輯結(jié)果的 “字典”,通過輸入不同的信號(hào)組合,快速查找并輸出對應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果。而觸發(fā)器則用于存儲(chǔ)邏輯電路中的狀態(tài)信息,例如在寄存器、計(jì)數(shù)器等電路中,觸發(fā)器能夠穩(wěn)定地保存數(shù)據(jù)的狀態(tài)。眾多 CLB 相互協(xié)作,按照電路信號(hào)編碼程序的規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化編程,從而實(shí)現(xiàn) FPGA 中數(shù)據(jù)的有序處理流程安徽XilinxFPGA平臺(tái)
常州米聯(lián)客信息科技有限公司自2017年成立以來,迅速在電子元器件及相關(guān)技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域嶄露頭角。公司以其獨(dú)特的發(fā)展理念和強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力,逐漸成為行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)頭企業(yè)。米聯(lián)客專注于FPGA和SOC技術(shù)領(lǐng)域,擁有從硬件到軟件生態(tài)的全技術(shù)棧研發(fā)能力。在硬件產(chǎn)品布局上,公司積極整合國際國內(nèi)質(zhì)量資源,生態(tài)產(chǎn)品涵蓋國際大廠品牌AMD、ALTERA,以及國內(nèi)的安路FPGA、龍芯中科、瑞芯微等。公司精心打造的核心板模塊,憑借先進(jìn)的設(shè)計(jì)和精湛的制造工藝,在性能和質(zhì)量上均達(dá)到行業(yè)頭部水平。與之相匹配的軟件生態(tài)解決方案,更是充分發(fā)揮了硬件的優(yōu)勢,為客戶提供了高效、便捷的使用體驗(yàn)。在應(yīng)用領(lǐng)域,米聯(lián)客的產(chǎn)品和方案得到了廣泛應(yīng)用。在科研驗(yàn)證環(huán)節(jié),為科研人員提供了理想的技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái),推動(dòng)科研成果不斷涌現(xiàn);在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的智能化控制,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;在儀表儀器行業(yè),提升了儀器的功能和精度,滿足了不同領(lǐng)域的測量需求;在醫(yī)療產(chǎn)品方面,助力醫(yī)療設(shè)備提升性能,為醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量;在機(jī)器視覺和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,通過精細(xì)的數(shù)據(jù)處理,為相關(guān)技術(shù)的發(fā)展提供了有力支撐。米聯(lián)客正持續(xù)以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展,為各行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。