مقاله بررسی FPGA و کاربرد های آن

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله بررسی FPGA و کاربرد های آن دارای ۶۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله بررسی FPGA و کاربرد های آن  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله بررسی FPGA و کاربرد های آن،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله بررسی FPGA و کاربرد های آن :

مقدمه:
امروزه با پیشرفت در زمینه ساخت قطعات قابل برنامه ریزی در روشهای طراحی سخت افزار تکنولوژی V LSIجایگزین SSI شده است.رشد سریع الکترونیک سبب شده است تا امکان طراحی با مدارهای مجتمعی فراهم شود که درآنها استفاده از قابلیت مدار مجتمع با تراکم بالا و کاربرد خاص نسبت به سایر کاربردهای ان اهمیت بیشتری دارد. از اینرواخیرا مدارهای مجتمع با کاربرد خاص( Integrated Circuit (Application Specific به عنوان راه حل مناسبی مورد توجه قرار گرفته است(ASIC) وروشهای متنوعی در تولیداین تراشه ها پدیدآمده است.در یک جمع بندی کلی مزایای طراحی به روش A SIC عبارت است از :
• کاهش ابعاد و حجم سیستم

• کاهش هزینه و افزایش قابلیت اطمینان سیستم که این امر ناشی ازآن است که بخش بزرگی از یک طرح به داخل تراشه منتقل میشود وسبب کاهش زمان ، هزینه مونتاژ راه اندازی ونگهداری طرح می شود و در نتیجه قابلیت اطمینان بالا میرود.
• کاهش مد ت زمان طراحی وساخت وعرضه به بازار

• کاهش توان مصرفی ,نویز واغتشاش
• حفاظت از طرح:سیستم هایی مه با استفاده از تراشه های استاندارد ساخته می شوند به علت وجود اطلاعات کامل در مورد این تراشه ها به راحتی از طریق مهندسی معکوس قابل شناسایی و مشابه سازی هستند.در عین حال امنیت طرح در تجارت از اهمیت زیادی بر خوردار است و اکثر طراحان مایلند تا از این بابت اطمینان حاصل کنند .

اولین تراشه قابل برنامه ریزی که به بازار عرضه شد ، حافظه های فقط خواندنی برنامه پذیر PROM)) بود که خطوط آدرس به عنوان ورودی وخطوط داده به عنوان خروجی این تراشه ها تلقی می شد. PROM شامل دسته ای از گیتهای AND ثابت شده(غیر قابل برنامه ریزی ) که به صورت رمز گشا بسته شده اند و نیز یک ارایه O R قابل برنامه ریزی است.

از آنجایی که PROM دارای قابلیت های لازم برای پیاده سازی مدارهای منطقی نمی باشد، از این تراشه ها بیشتر به عنوان حافظه های قابل برنامه ریزی استفاده می شود.
این قطعات دارای دو آرایه قابل برنامه ریزی AND,OR هستند .در سال ۱۹۲۰ Philips, ساختار PLA را به بازار عرضه کرد که دواشکال ان هزینه گران ساخت ان وسرعت کم آن بود.

شرکت Memories Monolitic برای پوشش دادن اشکالات PLA ساختار آرایه قابل برنامه ریزی منطقی PAL را به بازار عرضه کرد. PAL شامل یک آرایه AND قابل برنامه ریزی و یک OR تثبیت شده است.
PALهای استاندارد،آرایشهای متفاوتی دارند که هر یک از آنها توسط عددی یکتا مشخص می شوند.این عدد همیشه با پیشوند PAL شروع می- شود .دو رقم بعدازPAL , تعداد ورودیها را نشان می دهد که شامل خروجیهایی است که به صورت ورودی به کار روند.حرف بعد از تعداد ورودیها نوع خروجی را نشان می دهد:
L یعنی فعال پایین, H یعنی فعال بالا و P یعنی قابل برنامه ریزی .

یک یا دو عد د بعدی که بعد از نوع خروجی قرار می گیرد،تعداد خروجیهاست. به عنوان مثال PAL10L8 دارای ۱۰ ورودی و۸ خروجی فعال پایین است.
علاوه بر این شماره PALمی تواند پسوند هایی برای تعیین سرعت ،نوع بسته بندی و حوزه حرارتی داشته باشد.
بعد از PAL، یکی از تراشه های منطقی قابل برنامه ریزی PLD(Programable Logic Device) که در بسیاری از کاربرد ها،جایگزین مدارهای MSI,LSI با عنوان آرایه عمومی منطقی GAL)) به بازار عرضه شد.

GAL(Generic Array Logic) شامل آرایه ای قابل برنامه ریزی از گیت های AND است که به گیتهای OR متصل شده است.
درGAL به جای فیوزاز سلولهایی از نوع CMOS که قابل پاک شدن به صورت الکتریکی هستند (E2CMOS) هستند استفاده شده است.
GAL آرایشهای متنوعی دارد که هر یک توسط شماره یکتایی مشخص می شود.این شماره ،همواره با پیشوند GAL آغاز میشود دو رقم اولیه که بعد از پیشوند GAL می آید تعداد ورودیها را نشان می دهند که خروجیها یی که میتوانند به عنوان ورودی نیز به کار روند را در بر دارد.حرف V که بعد از ورودیها می اید،خروجی متغیر و یک یا دو رقم بعد از آن، تعداد خروجیها را نشان می دهد.

به عنوان مثال GAL1 6V 8 دارای ۱۶ ورودی و ۸ خروجی متغیر است.
به همراه تراشه های قابل برنامه ریزی ASIC قابل ماسک MPGA(Masked Programmable Gate Array) نیز شروع به رشد کرد که به صورت ارایه أی از ترانزیستور های پیش ساخته هستند و برای پیاده سازی مدارهای منطقی ، در کارخانه های سازنده به یکدیگر متصل می شوند.ظرفیت آنها طی ده سال ، از حدود هزار گیت به مرز چند ده هزار گیت رسید.

پیشرفت در ابزار های طراحی و نیز تراشه های قابل برنا مه ریزی منجر به عرضه FPGA شد.
امروزه FPGA ها از نظر تکنولوژی در زمره بزرگترین مدارهای مجتمع موجود در بازار هستند.مثلا محصولات Altera از سری FLEX10K با تکنولوژی نیم میکرون ، حدود ده میلیون ترانزیستور را در گستره أی به ابعاد ۱۸cmدر ۱۵ cmجای داده اند.

گر چه این محصولات ظرفیتی بیش از ۳۰۰۰۰۰ گیت و۳۰۰ پایه I/ /O را به کاربر عرضه می کند ولی با این همه هنوز از تراشه هایی چون ۱ ۶V8 و نیز سری ۷۴LS00استفاده فراوانی به عمل می اید. با وجود اینکه می توان ۷۰۰۰ نوع از تراشه اخیر در یک FPGA معمولی جای داد.
بیشتر FPGA ها ی مورد استفاده ظرفیتی حدود ۸۰۰۰ گیت دارند .از های بزرگتر برای ساخت نمونه های اولیه به منظور پیاده سازی نهایی با MPGA ها استفاده می گردد .

این امکان نتیجه پیشرفت در نرم افزار های طراحی است که میتوانند مستقل از تراشه نهایی طراحی را انجام دهند و در نهایت طراح می تواند تصمیم بگیرد که طرح با FPGA یا MPGA پیاده سازی گردد .

به نظر می رسد که در آینده ، ایدهFPGA همچنان قوام بیشتری به خود گرفته و با ایجاد ابزارهای طراحی قویتر که دستورات پیشرفته تری از VHDL(Very Hardware Description Languages) و AHDL (Altera Hardware Description Languages) را پشتیبانی می کنند، راه برای به کار گیری هر چه بیشتر این گونه تراشه ها هموار گردد.طلیعه این گونه پیشرفت

ها را می توان درتراشه ها ی بسیار پیشرفته (FIPSOC (Fild ed Programmable System On Chip مشاهده کرد.
ساختار کلی F PGA :
FPGAما نند MPGAتشکیل شده است از یک سری عناصر منطقی که برای کار خاصی محدود شده اند و نیز مانند PAL دارای اتصالات قابل برنامه ریزی است. بنابر این هر دو جزء اصلی تشکیل دهنده یک مدار یعنی بلوکهای منطقی و همچنین اتصالات بین آنها، قابل برنامه ریزی است.شکل زیر ساختار اصلی یک F PGA را نشان میدهد.

]
همانطور که در شکل مشخص است سه جزء اصلی آن عبارتند از بلوکهای منطقی ، عناصری که برای اتصالات به کار می روند وبلوکهای ورودی ـ خروجی.
ساختار و محتویات بلوکهای منطقی میتواند خیلی ساده (در حد گیت NAND) و یا خیلی پیچیده(نظیر چند MUXیاLook-UpTable به همراه یک فلیپ فلاپ) باشد.

بلوکهای منطقی در حقیقت جایی هستند که قسمتهای اصلی مدار قرار می گیرند . البته ابتدا باید مداری که قرار است روی F PGA قرار بگیرد به اجزای یکسانی که همان محتویات بلوکهای منطقی هستند تقسیم شود و بعد از این عمل است که می توان با بلوکهای پایه به هم مدار واقعی را به دست اورد.
عناصری که برای اتصالات به کار می روند ، همانطور که در شکل مشخص است،معمولا بین بلوکهای منطقی قرار می گیرند واز قطعات فلزی که می توانند به هم یا به بلوک های منطقی متصل شوند تشکیل شده اند. برای متصل کردن این قطعات از سوئیچهای قابل برنامه ریزی استفاده می شود. این قطعات می توانند طولهای متفاوتی داشته باشند.

بلوکهای ورودی – خروجی برای اینکه پین ها ی FPGA را بتوان در مد های مختلف ۳/۳ یا ۵ ولت و..برنامه ریزی کرد به کار می روند. طراحی بلوکهای منطقی و عناصر اتصالی مهمترین قسمت طراحی یک F PGA می باشد.زیرا طراحی این دو با هم باید به گونه أی باشد که پیاده سازی مدارات منطقی مختلف را روی F PGA ممکن سازد.معمولا بین پیچیدگی و انعطاف پذیری هر دوی بلوکهای منطقی و منابع اتصالی یک نسبت معکوس وجود دارد .یعنی با زیاد شدن یکی دیگری کم می شود و بر عکس.در ضمن، معماری یک بلوک منطقی و همچنین منابع اتصالی بر کل مساحت تراشه و سرعت تراشه اثر دارد.

مقایسه FPGA با MPGA:
پیشرفت تکنولوژی CMOS همواره باعث ایجاد مدارهای مجتمع پیچیده تر و پیشرفته تر شده است .به گونه أی که روز به روز بر بهبود وضعیت F PGA ها در برابر MPGA ها افزوده می شود. قبل از هر چیز توجه به این نکته ضروری است که به طور کلی نام اختصاری FPGA هم به FPGA هاو هم به CPLD ها اتلاق می گردد.
تا پیش از این تنها از MPGA ها برای تولید سریع نمونه های اولیه در طرح های ASIC استفاده میشد اما به موازات پیشرفت در تکنولوژی C MOS و امکان جای دادن مدارهای بسیار پیچیده بر روی یک تراشه , را برای جایگزین شدن F PGA ها به جای MPGA ها در کاربردهایی همچون سیستمهای کنترل صنعتی و مخابرات , هموار شد.

پس از اینکه ظرفیت FPGA به چند هزار گیت رسید,صحبت از جایگزینی F PGA ها جنبه عملی تر یافت .به علت تنوع تکنولوژی های به کار رفته در ساخت FPGA و نیز وجود ابزار های مختلف و پیشرفته حامی هر یک از انها یک تکنولوژی به خصوص از FPGA ها را نمی توان به ساد گی انتخاب کرد.
گر چه هم اکنون فرکانس کار برای F PGA ها نوعا حدود ۱۲۰MHZ تا۸۰۰MHZ می باشد ,اما محدوده واقعی کاملا به نوع طرح پیاده شده بستگی داشته و همچنین بسته به نوع مکان یابی و مسیر یابی ابزارهای طراحی می باشد.

FPGA ها معمولا به اندازه کافی پینI/O فراهم میکنند به طوریکه FPGA هایی با بیش از ۳۰۰ پین نیز در دسترس می باشند .در طرح هایی که برای پیاده سازی به چند FPGA نیاز می باشد ,از کل این پایه ها استفاده می شود.به خصوص اگر در در طرح,باس های ادرس و داده نیز وجود داشته باشد.
FPGA در مقایسه با MPGA دارای دو مزیت عمده می باشد :

هزینه پایین برای تولید کم : اماده سازی MPGA نیاز به استفاده از خط تولید کارخانه دارد ودر نتیجه برای تولید کم مقرون به صرفه نیست.
سر عت بالای اماده سازی :به دلیل بالا بودن مدت زمان اماده سازی در کار خانه و همچنین صرف زمان برای رفع عیبهای احتمالی ,اماده شدن چیپ M PGA خیلی طولا نیتر از FPGA است که به راحتی ظرف چند دقیقه در محل کار برنامه ریزی میشود.

در عوض سه عیب عمده ای که FPGA ها نسبت به MPGA ها دارند عبارتند از :
سرعت کم ( تا حد سه برابر ):به دلیل تاخیر زیاد سوئیچهای برنامه پذیر در مسیرهای اتصالات .(زیرا ظرفیت خازنی و مقاومتی بالایی دارند.)
چگالی پایین تر منطقی :به دلیل سطح اشغال شده توسط سوئیچهایومداراتی که برای برنامه پذیر کردن چیپ استفاده می شوند.
قیمت بالا برای تولیدات با تعداد زیاد .

مراحل پیاده سازی یک طرح بر روی F PGA:
اصولا روش طرا حی مدارات منطقی مستقل از تراشه نهایی است که برای پیاده سازی انتخاب می گردد .معمولا در این گونه طراحی ها ,یک کتابخانه از بلوکهای پیش ساخته در اختیار طراح قرار دارد که اعضای کتابخانه از قبل طراحی شده اند.البته در این کتابخانه بر خلاف Data Bookها به pin-out نیازی نمی باشد.اعضای پیچیده تر نظیر شمارنده ها و یا ساختار هایی شبیه تراشه های استانداردT T L وCMOS را ماکرو می نامند .هر ماکرو معمولا یک یا چند سلول از تراشه ها را

اشغال می کند که با سیم بندی مناسب تابع مورد نظر را ایجاد می کند .در پروسه طراحی مهمترین بخش را مرحله شبیه سازی تشکیل می دهد. از انجا که طرح به صورت بخش بخش می باشد کلیه این بخش ها را می توان جداگانه و با اعمال ورودی و دریافت های خروجی های مورد نظر تست کرده و در نهایت کل طرح را به طور یک جا تست نمود .

بر خلاف تراشه های استاندارد,در ماکرو ها می توان تنها بخشهای مورد استفاده در طرح را استفاده کردو بقیه ماکرو را بدون هدر دادن هیچ بخشی از سلول قابل برنامه ریزی ,از طرح زدود.اما با این همه این مشکل به گونه أی د یگر می تواند ظهور کند.از انجا که هر تراشه با تعداد ثابتی سلول ساخته می شود. بنا براین پیاده سازی طرح با اولین تراشه ای صورت می گیرد که بتواند تعداد سلولهای مورد نیاز برای طرح را بر اورده کند.از این رو در صورتی که کوچکترین تراشه دارای ۱۰۰۰ سلول و تراشه بعدی دارای ۱۵۰۰ سلول باشد برای طرحی که نیاز به ۱۰۱۰ سلول دارد, ۳۰% از تراشه اخیر بدون استفاده رها خواهد شد . شکل صفحه بعد فلو چارت مراحلی را که برای پیاده سازی یک طرح بر روی F PGA باید طی شود نشان می دهد.
ورودی سیستم

در یک نرم افزار طراحی مدار را به روشهای مختلف می توا ن وارد نمود .و از جمله این روشها ویرایشگر های شماتیکی مدار , زبانهای ساده توصیف سخت افزار ( AHDLوDBEL و…) ویرایشگر های موج(که شکل موج ورودی /خروجی را به عنوان ورودی به سیستم قبول می کنند) و زبانهای توصیف سخت افزار در سطوح مختلف(مانند VHDLوVerilog) می باشند.
ترکیب و ترجمه

در ادامه طراحی می توان هر قسمت از طراحی را به هر یک از روشهای بالا که وارد شود با قسمت های دیگر ترکیب کرد و کل مدار را به صورت معادلات منطقی در اورد که خروجی طبقه کامپایل و ترکیب است.
بهینه سازی

در این قسمت به وسیله یک سری از الگوریتم ها و با توجه به معادلات جبر بولی و الگوریتم های بهینه سازی در ان و همچنین با توجه به ساختار خاص بلوکهای برنامه ریزی در FPGA ,معادلات بهینه به دست می اید.
یک نقطه ضعف در خلاصه سازی ان است که تغییر ساختار مدار باعث دشواری رفع خطاها یی که در مرحله شبیه سازی اشکار می شوند,می گردد.
نگاشت تکنولوژی

ترجمه یک مدار از گیت های پایه به مدارهایی با المانهای مداری دیگر (مانند سلولهای منطقی FPGAیا سلولهای پایه CPLD)را نگاشت تکنولوژی گویند.از انجایی که اطلاعات کامل در رابطه با ساختار FPGA باید در اختیار نرم افزار نگاشت قرار گیرد,معمولا این نرم افزارتوسط شرکت فروشنده تراشه قابل برنامه ریزی تولید می شود.
معمولا در برنامه نگاشت تکنولوژی یک فاز بهینه سازی منطقی با توجه به ساختار بلوکهای برنامه پذیر ,برای مینیمم کردن مساحت مصرفی یا بالا بردن سرعت موجود می باشد.

جایگزینی و سیم کشی اتصالات داخلی
بعد از انجام عمل نگاشت برنامه جایگزینی برای محل قرار گیری هر بلوک منطقی مدار تصمیم می گیرد که هر سلول منطقی در کدام سلول فیزیکی F PGA قرار گیرد.این مساله دارای پیچیدگی زیادی است.از انجایی که اطلاعات کامل در رابطه با ساختار اتصالات داخلی FPGA و نحوه قرار گیری سلولها درون FPGA باید در اختیار نرم افزار جایگزینی و سیم کشی قرار گیرد ,معمولا این نرم افزار ها توسط شرکت فروشنده تراشه تولید می شود. بعد از این عمل جایگزینی نرم افزار سیم کش در مورد واگذاری منابع برای اتصالات مورد نیاز تصمیم می گیرد.در این تراشه ها ,استفاده از ۹۵% سلولها و حتی بیشتر امکان پذیر است .
شبیه سازی

دو نوع شبیه سازی توسط نرم افزار انجام می شود:
شبیه سازی منطقی
این شبیه ساز از نظر منطقی عملکرد مدار را تست می کند.در این عمل , اطلاعاتی از زمان بندی و همچنین عملیات بهینه سازمنطقی در اختیار نیست.اگر خطایی در طراحی باشد در این مرحله مشخص می شود.
شبیه ساز زمانی
در این مرحله که پیش از مسیر یابی و رفع سایر مشکلات صورت می گیرد. پارامتر های تاخیر ,توان و خازنهای مدار و..نیز به محیط شبیه سازی منتقل شده و تصویر واقعی از عملکرد تراشه را به دست می دهد . تاخیر های فوق در واقع از کتابخانه ای که نرم افزار در دسترس دارد ,استخراج می شود و معمولا بدتر از حالت واقعی تراشه در نظرگرفته شده است .به گونه أی که پس از برنامه ریزی تراشه ,عملکرد تراشه معمولا سریعتر از مقدار پیش بینی شده توسط نرم افزار شبیه سازی است.
از مرحله شروع تا جا دادن طرح در داخل یک یا چند FPGA (با توجه به اندازه مدار ) و همچنین متصل کردن بلوکهای منطقی به هم اصطلاحا سنتز مدار روی FPGA گفته می شود.
انواع متفاوت معماری های F PGA
چهارنوع مختلف معماریهای FPGA را که کارخانجات متفاوت استفاده می کنند, عبارتند از :
• ارایه دو بعدی متقارن
• سطری
• دریایی از گیت ها
• مدارات سلسله مراتبی
نوع اول از یک ارایه دو بعدی از یک بلوکهای منطقی که منابع اتصالات به صورت سطری و ستونی بین این بلوکها واقع شده اند,تشکیل یافته است.
این نوع معماری توسط شرکت Xili مقاله بررسی FPGA و کاربرد های آن استفاده می شود.

نوع دوم شبیه به نسلهای اولیه MPGA ها می باشد و در حال حاضر ,توسط شرکت Actel پیاده سازی می شود.
نوع سوم متشکل از بلوکهای کوچک منطقی است که با لایه هایی برای برقراری اتصال بین این بلوکها پوشیده شده است .در این گونه ساختار سلولهای منطقی تنها قادرند که به نزدیکترین سلول همسایه أی متصل شوند که در مختصات افقی یا عمودی مشابهی قرار دارد .در این ساختار از سلولهای منطقی نیز می توان در جهت برقراری ارتباط استفاده کرد.که البته چنین کاری باعث افزایش تاخیر در مسیر سیگنال و نیز کاهش ظرفیت گیتی در دسترس می گردد .این نوع معماری شبیه به نسلهای بعدی MPGA ها می باشد که ان هم توسط شرکت Actel در معماریهای جدیدش استفاده می شود.
نوع چهارم معماری FPGA بر گرفته شده ازمعماری PLD ها وCPLD ها میباشد وتوسط شرکت Atera در سری MAX ساخت این کارخانه استفاده شده است.
معیارهای اساسی انتخاب واستفاده ازF PGA

به هنگام طراحی یک سیستم طراح با توجه به مشخصات سیستم ابتدا بلوکهای کلی از بخشهای اساسی سیستم را روی کاغذ پیاده می کند.نوعا این بلوکها شامل بلوک پردازنده , بلوکهای حافظه و برخی ورودی ها –خروجی ها و مدار های واسطه لازم می باشند.
برخی از این بلوکها را می توان با یک تراشه طراحی کرد حال انکه برخی قسمت ها به تعداد تراشه های بیشتری نیاز دارند .
به موازات پیشرفت تکنولوژی امروزه بسیاری از بلوکها را می توان در یک تراشه جای داد. از این رو طراح باید دست به انتخاب چنین تراشه أی بزند و طراحی سایر قسمتها رابر این اساس پیش ببرد.

با ظهور مدارهای LSI قابل برنامه ریزی وFPGAها,طراحان با گستره أی از انتخاب ها مواجه شدند.از این روطراح قبل از انتخاب یک F PGA نیازبه اطلاعات اساسی در این زمینه دارد.در این رابطه لازم است که طراح بتواند میزان گیت مورد نیازو نیز تعداد پایه های I/O و مشخصه مورد نیاز برای طراحی را تخمین بزند.
با توجه به اینکه امروزه خانواده های مختلفی از F PGA ها در دسترس می باشند,مسئله أی پیش روی طراح وجود داردو ان اینست که کدام تراشه برای یک کاربرد خاص مفید تر است؟

با در نظر گرفتن سه فاکتور مهم در هر خانواده می توان به انتخاب نهایی نزدیک شد.انتخاب نهایی نیز می تواند با توجه به فاکتور مهم قیمت صورت گیرد.
مقایسه مشخصه ها

از نظر مشخصه ها هنگامی می توان FPGA ها را با یکدیگر مقایسه کرد که این موضوع روشن شده باشد که اندازه گیری مشخصه در خانواده های مختلف از راه های مشابهی صورت گرفته است . از فرکانس کار می توان به عنوان نمونه أی در این زمینه نام برد.
چنین فرکانسی می تواند ماگزیمم فرکانسی باشد که فلیپ فلاپها قادر به تقسیم ان دو باشند و یا مینیمم پهنای پالس H ighوLowباشد که یک شمارنده قادر است با ان درست عمل کند و یا اصولا ماکزیمم فرکانس کار یک ماشین حالت باشد.برخی نیز مبنای اندازه گیری را میزان تاخیر انتشار در نظر می گیرند.گر چه تعاریف اخیر ساده است ولی با این همه مشکلاتی را پیش می اورد .

بر این اساس FPGA را به صورت یک گیت ساده برنامه ریزی کرده و تاخیر بین ورودی و دریافت خروجی را اندازه گیری می نمایند.برای مثال فرض کنید که یک گیت پیچیده مثلا یک AND با ۲۰ ورودی لازم باشد, در این حال تراشه های خانواده های PAL تاخیری به اندازه یک گیت ساده دو ورودی را ایجاد می کنند.در حالیکه در ساختارهای FPGA به دلیل به کارگیری چند لایه برای تحقق چنین گیتی , میزان تاخیر افزایش می یابد.