XILINX FPGA简介-型号系列分类参考

XILINX成立于1984年位于美国，全球领先的可编程逻辑器件FPGA芯片厂商。并首创了现场可编程逻辑阵列（FPGA）并催生了一个新的行业，并于1985年首次推出商业化产品。1994年，Xilinx发布了Virtex®FPGA，完成了其原始FPGA在架构和性能方面的突破。2012年，Xilinx推出了第一款28nmZynq®器件，这是一款支持应用处理器并包含缓存、内存控制器、外设、FPGA逻辑、DSP模块和SerDes模块的完整SoC系统。Xilinx第二代ZynqSoC（异构MPSoC）于2017年问世，并添加了新的处理引擎，目标是为正确的任务启用正确的硬件引擎，优化复杂系统的处理要求。2018年，Xilinx发布了Alveo™数据中心加速卡，简化了数据中心高性能、适应性强的FPGA加速的开发和部署。2019年，Xilinx发布了第一个自适应计算加速平台(ACAP)Versal。Versal®ACAP支持多种特定领域架构(DSA)和计算结构，其核心优势在于其作为多核通用SoC的功能，包括额外的硬件和软件可编程引擎，以实现最佳的功率和性能权衡。

该公司研发、制造并销售范围广的高级集成电路、软件设计工具以及作为预定义系统级功能的IP（Intellectual Property）核，是FPGA、可编程SoC及ACAP的发明者。赛灵思公司（NASDAQ: XLNX）是全球完整可编程逻辑解决方案的领导厂商，占有该市场超过一半以上的份额，2008年度赛灵思公司的收入为19.1亿美元。赛灵思屡获殊荣的各种产品，包括硅片、软件、IP、开发板、入门套件，可使设计者为多种终端市场提供应用并大缩短上市时间，包括航天/国防、汽车、消费类、工业和有线/无线通讯等。

Xilinx为包括数据中心、汽车、消费电子、工业、通信等领域提供自适应计算、AI推断加速、AI分析、视频转码多项解决方案，同时产品非常丰富：在器件方面，公司提供ACAP（自适应计算加速平台）、FPGA、3DIC、SoC、MPSoc和RFSoC等多种产品系列；此外还包括计算和通信加速器、System-on-Modules(SOMs)、以太网适配器和软硬件开发支持等。

其中在FPGA器件方面，Xilinx提供综合而全面的多节点产品系列，产品工艺制程覆盖45nm-16nm节点，无论是极致性能的先进制程产品，还是综合最平衡的中端产品，亦或是低价稳定的低端产品，都可以从不同产品线中找到。

赛灵思公司总部设在美国加州圣何塞, 并在科罗拉多、爱尔兰、日本和新加坡设有重要的运营设施。赛灵思于1990年在纳斯达克公开上市（NASDAQ: XLNX），并在之后的每个财年都拥有良好的运营现金流。2008财政年度，公司在亚太区的收入占了全球总收入的29%。2019年1月，赛灵思与MINIEYE达成战略合作，共同研发满足 L0-L3 级自动驾驶需求的一站式感知解决方案。2018年3月19日，赛灵思推出全新一代AI芯片架构ACAP，并将基于这套架构推出一系列芯片新品；其中这款代号为“珠穆朗玛峰（Everest）”的AI芯片新品将采用台积电7nm工艺打造，2018年内实现流片，2019年向客户交付发货。

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Xilinx®7系列FPGA由四个FPGA系列组成，可满足各种系统要求，从低成本、小尺寸、成本敏感的高容量应用到超高端连接带宽、逻辑容量和信号处理能力，以满足最苛刻的高性能应用

Xilinx于1988年发明了FPGA，并自此开始提供先进的FPGA技术。 Kintex-7产品代表该技术的巅峰之作，也是目前Xilinx 7系列最畅销的设备。该产品系列的与众不同之处在于它们实现了FPGA架构时钟速率性能、低功耗、高速I / O、容量、安全性和可靠性的完美平衡。

这种高度平衡的特性集合使其非常适合用于各种测试和高性能嵌入式应用，如自定义触发、硬件定时测试测序、医疗成像、大型物理控制和监测、超带宽通信和雷达、信号情报、协议感知数字测试、实时视觉算法和软件定义无线电。

新的Kintex-7 FPGA非常适用于NI FlexRIO产品线。该产品系列具有与上一代高端FPGA相同的容量和性能，但功耗却降低了一半。功耗的降低使得每个PXI插槽具有比上一代NI FlexRIO高一倍的数字信号处理能力。而逻辑和DSP资源的增加则可帮助您使用更广泛的信号处理和实时分析来开发更复杂的算法，以满足当今应用日益增长的I/ O数据传输速率和复杂性。与此同时，Kintex-7 FPGA的高值域 I / O所具有的灵活性使得NI能够最大限度提高与现有I / O适配器模块的接口兼容性，使得整个产品系列能够与各种高性能I / O无缝连接。

为了最大程度利用NI FlexRIO增强的处理能力，FPGA需要植入和移除更多的数据。Kintex-7的内置PCI Express 第二代控制器采用点对点(P2P)技术，与主机控制器之间的数据传输速度或直接向其他选定NI PXI模块输入数据的速度提高了两倍。对于临时存储，DDR3内存控制器则帮助NI实现与NI PXIe-7975R 2 GB板载DRAM之间10 GB/s（理论值）的连接。

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Xilinx®7系列FPGA相关型号：

针对最高的系统性能和容量进行了优化，系统性能提高了2倍。通过堆叠硅互连（SSI）技术实现的最高性能设备

Virtex-7系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Virtex®-7系列相关型号：

XC7VX980T-1FF1930C

XC7VX690T-2FF1158I

XC7VX690T-2FFG1761I

XC7VX690T-2FFG1927I

XC7VX690T-3FFG1157I

XC7VH580T-1FLG1931C

XC7VX550T-3FF1158E

XC7VX415T-1FF1927I

XC7VX330T-L2FF1761E

XC7VX330T-L2FF1761E

XC7VX330T-3FFG1761C

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Artix-7系列FPGA

针对需要串行收发器和高DSP和逻辑吞吐量的低功耗应用进行了优化。为高吞吐量、成本敏感的应用程序提供最低的物料清单总成本

Artix-7系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Artix®-7系列相关型号：

XC7A200T-2SBG484I

XC7A200T-1FF1156I

XC7A200T-L2FBG484E

XC7A200T-1SB484I

XC7A200T-L2FBG676E

XC7A100T-2FBG676I

XC7A100T-2FBG484I

XC7A100T-1CS324I

XC7A100T-3FGG484I

XC7A100T-L2FGG484E

XC7A15T-2FTG256C

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Spartan-7系列FPGA

针对低成本、低功耗和高I/O性能进行了优化。可在低成本，非常小的外形尺寸封装最小的印刷电路板的足迹

Spartan-7系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Spartan®-7系列相关型号：

XC7S15-1FTGB196C

XC7S15-2CSGA225I

XC7S25-1CSGA225I

XC7S75-2FGGA484C

XC7S75-1FGGA676I

XC7S100-L1FGGA676I

XC7S100-2FGGA676I

Zynq®-7系列：

XC7Z045-1FFG676C

XC7Z045-2FFG676C

XC7Z045-L2FFG676I

XC7Z035-L2FFG900E

XC7Z035-2FFG900I

XC7Z020-2CLG400I

XC7Z010-1CLG400C

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Kintex-7系列FPGA

针对最佳性价比进行了优化，与上一代相比提高了2倍，实现了新一代FPGA

Kintex-7系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Kintex®-7系列相关型号：

XC7K410T-2FFG900I

XC7K410T-1FB676I

XC7K410T-1FF676C

XC7K410T-2FFG676I

XC7K410T-1FBG676I

XC7K410T-L2FFG676E

XC7K410T-L2FBG676E

XC7K410T-1FBG676C

XC7K355T-1FFG901I

XC7K325T-2FFG900I

XC7K325T-2FBG676I

XC7K160T-2FFG676I

XC7K70T-2FBG676C

XCKU035-L1FFVA1156I

XCKU035-L1SFVA784I

XCKU5P-L2FFVB676E

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Virtex-6系列FPGA

基于采用第三代Xilinx ASMBL™ 架构的40nm制造工艺，Virtex-6 FPGA系列还拥有新一代开发工具和早已针对Virtex-5 FPGA而开发的广泛IP库支持。这些都为多产的开发和设计移植提供了强大的支持。 与竞争厂商提供的40nm FPGA产品相比，新的Virtex-6 FPGA系列器件性能提高15%，功耗降低15%。新器件在1.0v内核电压上操作，同时还有可选的0.9v低功耗版本。 这些使得系统设计师可在设计中采用Virtex-6 FPGA，从而支持建设“绿色”中心办公室和数据中心。对于电信行业这一点特别重要，因为该行业正在扩展对因特网视频和富媒体内容的支持。

Virtex-6FPGA系列包括三个面向应用领域而优化的FPGA平台，分别提供了不同的特性和功能组合来更好地满足不同客户应用的需求：

Virtex-6LXT FPGA—优化目标应用需要高性能逻辑、DSP以及基于低功耗GTX 6.5Gbps串行收发器的串行连接能力。 Virtex-6SXT FPGA—优化目标应用需要超高性能DSP以及基于低功耗GTX 6.5Gbps串行收发器的串行连接能力。 Virtex-6HXT FPGA—作为优化的通信应用需要最高的串行连接能力，多达64个GTH串行收发器可提供高达11.2Gbps带宽 。 Virtex-6 FPGA把先进的硬件芯片技术、创新的电路设计技术以及架构上的增强完美结合在一起，与前一代Virtex器件以及竞争FPGA产品相比，功耗大大降低，性能更高并且成本更低。表3-15显示了Virtex-6FPGA系列主要技术特征。 Virtex-6系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Virtex®-6系列相关型号:

XC6VLX195T-2FFG1156C

XC6VLX130T-1FFG1156C

XC6VLX130T-1FFG784I

XC6VLX75T-1FFG784C

XC6VLX550T-1FFG1759I

XC6VCX195T-2FF1156I

XC6VHX250T-2FFG1154C

XC6VSX315T-2FFG1156I

XC6VLX365T-1FFG1156I

XC6VLX760-3FFG1760C

XC6VLX240T-2FFG1156I

XC6VSX475T-1FF1759I

XC6VSX475T-1FFG1156I

XC6VLX195T-1FFG784I

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Spartan-6系列FPGA

作为Spartan FPGA系列的第六代产品，Spartan-6 FPGA系列采用可靠的低功耗45nm 9层金属布线双层氧化工艺技术生产。 这一新系列产品实现了低风险、低成本、低功耗以及高性能的完美平衡。 Spartan-6 FPGA系列的高效双寄存器6输入LUT(查找表)逻辑结构利用了可靠成熟的Virtex架构，支持跨平台兼容性以及优化系统性能。 丰富的内建系统级模块包括DSP逻辑片、高速收发器以及PCI Express®接口内核，也源于Virtex系列，能够提供更高程度的系统级集成。

Spartan-6 FPGA系列专门针对成本和功率敏感的市场(如汽车娱乐、平板显示以及视频监控)采用了特殊技术。 新的高性能集成存储器控制器支持DDR、DDR2、DDR3和移动 DDR存储器，硬内核的多端口总线结构能够提供可预测的时序和高达DDR2/DDR3 800 (400MHz)的性能。 在设计向导的支持下，为Spartan-6 FPGA构建存储控制器的过程变得非常简单和直接。

先进功率管理技术方面的创新以及可选的1.0v低功耗内核使得Spartan-6 FPGA能够比前一代Spartan系列功耗降低多达65%。 快速灵活的I/O支持超过12Gbps的存储器访问带宽，兼容3.3v电压并且采用了更为绿色的RoHS兼容无铅封装。 Spartan-6系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Spartan®-6系列相关型号：

XC6SLX150-1FGG676C

XC6SLX100T-N3FGG676C

XC6SLX75-3CSG484C

XC6SLX25T-3CSG324I

XC6SLX25-2FTG256C

XC6SLX25T-2FGG484I

XC6SLX45T-3FGG484I

XC6SLX16-2CPG196I

XC6SLX16-2CSG225I

XC6SLX9-2FTG256C

XC6SLX9-3CPG196I

XC6SLX4-2TQG144C

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Virtex-5系列FPGA

Virtex®-5 FPGA 是世界上首款 65nm FPGA 系列，采用 1.0v、三栅极氧化层工艺技术制造而成，并且根据所选器件可以提供 330,000 个逻辑单元、1,200 个 I/O 引脚、48 个低功耗收发器以及内置式PowerPC™440、PCIe® 端点和以太网 MAC 模块。已经提供了5种系列平台，分别是LX、LXT 、SXT、FXT、TXT，每种平台都在高性能逻辑、串行连接功能、信号处理和嵌入式处理性能方面实现了最佳平衡。例如LX针对高性能逻辑进行了优化，LXT针对具有低功耗串行连接功能的高性能逻辑进行了优化，SXT针对具有低功耗串行连接功能的DSP 和存储器密集型应用进行了优化。Virtex-5 FXT 则用于实现具有速率最高的串行连接功能的嵌入式处理，Virtex-5 TXT可用于实现超高带宽应用，如有线通信与数据通信系统内的桥接、开关和集聚。 Virtex-5系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Virtex®-5系列相关型号：

XC5VLX220T-2FFG1738C

XC5VLX155-2FFG1153C

XC5VLX155-2FFG1153I

XC5VLX155-1FFG1153C

XC5VLX155-1FFG1153C

XC5VSX95T-1FFG1136I

XC5VFX70T-3FF1136C

XC5VSX50T-1FFG1136C

XC5VLX50-2FFG324C

XC5VLX50-1FFG676C

XC5VLX30T-2FF665I

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Virtex-4系列FPGA

Virtex-4器件整合了高达200,000个的逻辑单元，高达500 MHz的性能和无可比拟的系统特性。Virtex-4产品基于新的高级硅片组合模块(ASMBL)架构，提供了一个多平台方式(LX、SX、FX)，使设计者可以根据需求选用不同的开发平台；逻辑密度高，时钟频率能够达到500MHz；具备DCM模块、PMCD相位匹配时钟分频器、片上差分时钟网络；采用了集成FIFO控制逻辑的500MHz SmartRAM技术，每个I/O都集成了ChipSync源同步技术的1 Gbps I/O和Xtreme DSP逻辑片。其主要特点如下： 采用了90 工艺，集成了高达20万的逻辑单元；系统时钟500MHz； 采用了集成FIFO控制逻辑的500MHz Smart RAM 技术； 具有DCM模块、PMCD相位匹配时钟分频器和片上差分时钟网络； 每个I/O都集成了ChipSync源同步技术的1Gbps I/O； 具有超强的信号处理能力，集成了数以百计的XtremeDSP Slice，单片最大的处理速率为 。 Virtex-4 LX平台FPGA的特点是密度高达20万逻辑单元，是全球逻辑密度最高的FPGA系列之一，适合对逻辑门需求高的设计应用。

Virtex-4 SX平台提高了DSP、RAM单元与逻辑单元的比例，最多可以提供512个XtremeDSP硬核，可以工作在500MHz，其最大的处理速率为 ，并可以以其创建40多种不同功能，并能多个组合实现更大规模的DSP模块。与Virtex-2 Pro系列相比，还大大降低了成本和功耗，具有极低的DSP成本。SX平台的FPGA非常适合应用于高速、实时的数字信号处理领域。

Virtex-4 FX平台内嵌了1~2个32位RISC PowerPC™处理器，提供了4个1300 Dhrystone MIPS、10/100/1000自适应的以太网MAC内核，协处理器控制器单元(APU)允许处理器在FPGA中构造专用指令，使FX器件的性能达到固定指令方式的20倍；此外，还包含24个Rocket I/O串行高速收发器，支持常用的0.6Gbps、1.25 Gbps、2.5 Gbps、3.125 Gbps、4 Gbps、6.25 Gbps、10 Gbps等高速传输速率。FX平台适用于复杂计算和嵌入式处理应用。 Virtex-4系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Virtex®-4系列相关型号：

XC4VSX55-10FFG1148I

XC4VFX20-10FFG672C

XC4VFX20-12FFG672C

XC4VFX60-12FFG672C

XC4VLX160-10FFG1148C

XC4VLX160-10FFG1148I

XC4VFX40-12FFG1152C

XC4VLX100-10FF1148C

XC4VLX160-11FFG1148C

XC4VLX100-10FFG1513C

XC4VLX60-10FFG1148C

XC4VLX25-10SFG363I

XC4VLX25-10FFG668I

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Spartan-3系列FPGA

Spartan-3基于Virtex-II FPGA架构，采用90技术，8层金属工艺，系统门数超过5百万，内嵌了硬核乘法器和数字时钟管理模块。从结构上看，Spartan-3将逻辑、存储器、数学运算、数字处理器处理器、I/O以及系统管理资源完美地结合在一起，使之有更高层次、更广泛的应用，获得了商业上的成功，占据了较大份额的中低端市场。其主要特性如下： 采用90工艺，密度高达74880逻辑单元；最高系统时钟为340MHz； 具有的专用乘法器； 核电压为1.2V，端口电压为3.3V、2.5Ｖ、1.2V，支持24种I/O标准；高达520k分布式RAM和1872k的块RAM； 具有片上时钟管理模块(DCM)； 具有嵌入式Xtrema DSP功能，每秒可执行3300亿次乘加。 Spartan-3A系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Spartan®-3系列相关型号：

XC3S4000-6FG676C

XC3SD1800A-4CS484LI

XC3S700AN-4FGG485C

XC3S2000-4FGG676C

XC3S50-4VQG100C

XC3S4000-4FGG676C

XC3S200-4PQG208C

XC3S100E-4CPG132C

XC3S500E-4PQG208C

XC3SD1800A-4CSG484LI

XC3S400-4FTG256C

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Spartan-2系列FPGA

Spartan-2在Spartan系列的基础上继承了更多的逻辑资源，达到更高的性能，芯片密度高达20万系统门。由于采用了成熟的FPGA结构，支持流行的接口标准，具有适量的逻辑资源和片内RAM，并提供灵活的时钟处理，可以运行8位的PicoBlaze软核，主要应用于各类低端产品中。其主要特点如下所示： 采用0.18 工艺，密度达到5292逻辑单元； 系统时钟可以达到200MHz； 采用最大门数为20万门，具有延迟数字锁相环； 具有可编程用户I/O； 具有片上块RAM存储资源 Spartan-2系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Spartan®-2系列相关型号：

XC2S150E-6FGG456C

XC2S200-6FGG256I

XC2S300E-6FTG256C

XC2S30-5TQG145C

XC2S50E-6PQ208C

XC2S150-5FG456C

XC2S200E-6FG457C

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Vitrex-2系列FPGA

Vitrex-2系列具有优秀的平台解决方案，这进一步提升了其性能；且内置IP核硬核技术，可以将硬IP核分配到芯片的任何地方，具有比Virtex系列更多的资源和更高的性能。其主要特征如下所示： 采用0.15/0.12 工艺； 核电压为1.5V，工作时钟可以达到420MHz； 支持20多种I/O接口标准； 内嵌了多个 硬核乘法器，提高了DSP处理能力； 具有完全的系统时钟管理功能，多达12个DCM模块。 Spartan-2E系列产品的主要技术特征如下表所示。

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Virtex®-2系列相关型号：

XC2VP40-6FFG1152I

XC2VP4-7FF672I

XC2VP100-6FF1696C

XC2V80-6FG256C

XC2VP7-6FF672C

XC2VP4-5FF672I

XC2VP20-5FFG1152C

XC2VP4-4FGG256C

XC2V40-4FG456I

XC2VP7-7FFG896C

XC2VP2-6FG256I

XC2V500-6FGG256C

XC2V40-6FF896I

XC2VP20-5FGG676C

XC2V1000-5FG456I

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XQ5VFX70T-1EF1136M

XQ4VFX60-10EF672M

XCS40-3PQ208I

XCR3256XL-10TQG144I

XCKU035-2FBVA900I

XCKU040-2FFVA1156I

XCKU040-3FFVA1156I

XC18V01S021C

XC17128ELV08C

XCVU9P-2FLGA2104I

XCZU4EV-1SFVC784I

XCZU5EV-2SFVC784I

XCZU9EG-2FFVB1156I

XQ4VSX55-10FF1148M

XC95144XL-10TQG145C

XC9536XL-10PC45C

XC9536-10VQG45I

XC9572XL-7VQ44I

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XILINX PROM芯片介绍:

XCF系列相关型号：

XCF01SVOG20C

XCF02SVOG20C

XCF04SVO20C

XCF08PFSG48C

XCF128XFTG64C

XCF16PFSG48C

XCF32PVO48C

 

赛灵思公司的Platform Flash PROM能为所有型号的Xilinx FPGA提供非易失性存储。全系列PROM的容量范围为1Mbit到32Mbit，兼容任何一款Xilinx FPGA芯片，具备完整的工业温度特性(-40°C 到 +85°C)，支持IEEE1149.1所定义的JTAG边界扫描协议。

PROM芯片可以分成3.3V核电压的 系列和1.8V核电压的 系列两大类，前者主要面向底端引用，串行传输数据，且容量较小，不具备数据压缩的功能；后者主要面向高端的FPGA芯片，支持并行配置、设计修订(Designing Revisioning)和数据压缩(Compression)等高级功能，以容量大、速度快著称，其详细参数如下表所示。

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该系列包含XCF01S、XCF02S和XCF04S(容量分别为：1Mb、2Mb和4Mb)，其共同特征有3.3V核电压，串行配置接口以及SOIC封装的VO20封装。 内部控制信号、数据信号、时钟信号和JTAG信号的整体结构如图所示。

 

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系列有XCP08P、XCF16P和XCF32P(容量分别为：8Mb、16Mb和32Mb)，其共同特征有1.8V核电压、串行或并行配置接口、设计修订、内嵌的数据压缩器、FS48封装或VQ48封装和内嵌振荡器。 内部控制信号、数据信号、时钟信号和JTAG信号的整体结构如图3-3所示，其先进的结构和更高的集成度在使用中带来了极大的灵活性。

 

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值得一提的是系列设计修正和数据压缩这两个功能。设计修订功能在FPGA加电启动时改变其配置数据，根据所需来改变FPGA的功能，允许用户在单个PROM中将多种配置存储为不同的修订版本，从而简化FPGA配置更改，在FPGA内部加入少量的逻辑，用户就能在PROM中存储多达4个不同修订版本之间的动态切换。数据压缩功能可以节省PROM的空间，最高可节约50%的存储空间，从而降低成本，是一项非常实用的技术。当然如果编程时在软件端采用了压缩模式，则需要一定的硬件配置来完成相应的解压缩。