FPGA芯片的拆解资料详细说明

　　现场可编程门阵列（FPGA）可以实现任意数字逻辑，从微处理器到视频生成器或加密矿机，一应俱全。FPGA 由许多逻辑模块组成，每个逻辑模块通常由触发器和逻辑功能以及连接逻辑模块的路由网络组成。FPGA 的特殊之处在于它是可编程的硬件：您可以重新定义每个逻辑块及其之间的连接，用来构建复杂的数字电路，而无需物理上连接各个门和触发器，也不必花费设计专用集成电路的费用。

　　FPGA 是由 Ross Freeman 发明的，他在 1984 年共同创立了 Xilinx，并推出了第一款 FPGA--XC2064。这种 FPGA 比现代 FPGA 简单得多，它只包含 64 个逻辑块，而现代 FPGA 中的逻辑块有几千个或数百万个，但它导致了目前价值数十亿美元的 FPGA 产业。由于其重要性，XC2064 被列入芯片名人堂。在这篇博文中，我们对 Xilinx 的 XC2064 进行了逆向工程，解释了它的内部电路（上图）以及 “比特流 ”是如何对它进行编程的。

　　如今，FPGA 是采用 Verilog 或 VHDL 之类的硬件描述语言编程的，但是当时 Xilinx 提供了他们自己的开发软件 XACT，运行再 MS-DOS 操作系统之下，价格高达 12，000 美元。XACT 自然无法与现在的 FPGA 开发工具相比，XACT 通过用户定义了每个逻辑块的功能（如下面的屏截图所示）以及逻辑块之间的连接，对连接进行布线连接，并生成可加载到 FPGA 中的比特流文件。

　　XACT 的屏幕截图。两个查找表 F 和 G 在屏幕底部实现逻辑运算，上面部分显示该逻辑的卡诺图。

　　通过位流（具有专有格式的位序列）配置 FPGA。如果您查看 XC2064 的比特流（如下所示），那是令人费解的混合模式，这些模式不规则地重复，并散布在比特流中。XACT 中的功能定义与位流中的数据之间没有明确的联系。但是，研究 FPGA 的物理电路可以揭示比特流数据的结构，并且可以理解。通过位流（具有专有格式的位序列）配置 FPGA。如果您查看 XC2064 的比特流（如下所示），那是令人费解的混合模式，这些模式不规则地重复，并散布在比特流中。XACT 中的函数定义与位流中的数据之间没有明确的联系。但是，研究 FPGA 的物理电路可以揭示比特流数据的结构，并且可以理解。