Bir FPGA'yı yanlış programlayarak kırabilir misiniz?

Bir FPGA'yı yanlış programlayarak gerçekten bozabilir misiniz ?

Ben gerçekten bir yazılımcıyım. Yazılımınız yanlış ise, her türlü önemli veriyi yok edebileceğiniz ve hatta belki de tüm makineye zarar verebileceğiniz bir sır değil. Ancak bir bilgisayarı yalnızca programlayarak fiziksel olarak zarar vermek gerçekten zordur .

(Halt-and-Catch-Fire talimatının sonsuz bir söylentisi vardır, ya da anakartı tuğlalamak ya da monitörünüzü kızartmak için yanlış değerleri grafik kartına programlamak için sistem donanım yazılımını yeniden aktarabilmek. : söylentiler. Ve uzun zamandır kullanılmayan donanımlar hakkında. Modern bilgisayar donanımlarını kötü programlamayla kırmak gerçekten çok zor görünüyor.)

Bir FPGA ile bireysel devreleri (en azından nominal olarak) birbirine bağlarsınız. Bir hata durumunda fiziksel hasarın meydana gelmesi tamamen makul görünüyor.

Örneğin, iki çıktının birbirine bağlanmasını isteyen bir VHDL yazabilirsiniz. Farklı mantık seviyeleri çıkarırlarsa, bunun muhtemelen bir şeyi kızarttığını hayal ediyorum. (Ben ediyorum umarım bunu yapamazsın en sentez aracı çığlık ki ... ama bu tür araçlar aslında hata kontrolü bu seviyede uygulamak eğer bilmiyorum.)

Yanlışlıkla FPGA modelini sentez aracında yanlışlıkla seçmek ve böylece çipinizi tamamen farklı bir model için tasarlanmış bir bit akımıyla programlamaya çalışmak son derece mümkün görünüyor. Ne olacağını bilemem, ama "kötü" olacağından şüpheleniyorum.

Bu nedenle, FPGA yongasını kesinlikle devrenin geri kalanına yanlış bağlayabilirsiniz. Örneğin, pin numaralarını karıştırırsanız, anakartın FPGA'nın da kullanmaya çalıştığı bir G / Ç pimi sürmeye çalışmasına neden olabilirsiniz. G / Ç pimleri genellikle böyle bir hataya karşı “korumaya” sahip midir? Yoksa çip sadece kızarır mı?

Yanlışlıkla FPGA modelini sentez aracında yanlışlıkla seçmek ve böylece çipinizi tamamen farklı bir model için tasarlanmış bir bit akımıyla programlamaya çalışmak son derece mümkün görünüyor.

Tipik olarak programlama yazılımı, parça numarası için programlanan parçayı sorgulayacaktır ve farklı bir FPGA modeli için bir bit akışında programlamayı reddedecektir.

Parçanın kendisi de tam olarak doğru uzunlukta olmayan bir bit akımıyla programlanırsa çalışmaya başlamayı reddeder (ve farklı çiplerin aynı uzunluktaki bit akışları için çok nadirdir).

FPGA yongasını kesinlikle devrenin geri kalanına yanlış bağlayabilirsiniz. Örneğin, pin numaralarını karıştırırsanız, anakartın FPGA'nın da kullanmaya çalıştığı bir G / Ç pimi sürmeye çalışmasına neden olabilirsiniz.

Bu, FPGA'ya yanlış programlamayla zarar vermenin en muhtemel yoludur.

Başka bir yol çok yoğun bir tasarımın programlanması ve yüksek bir frekansta çalıştırılması (böylece yüksek güç tüketilmesi) ve ardından yeterli bir ısı emici olmadan bir FPGA üzerinde çalıştırılması olabilir.

G / Ç pimleri genellikle böyle bir hataya karşı “korumaya” sahip midir? Yoksa çip sadece kızarır mı?

Çıkış pinleri "genellikle" kısa devre koşullarında birkaç saniye, hatta birkaç dakika boyunca hayatta kalır. Ancak hiçbir şey garanti edilmez.

Belirtilen birkaç istisna dışında, araçlar genel olarak gerçek silikon ilkellerine erişmenize izin vermez, bu nedenle son kullanıcı bir mühendisin elektriksel olarak geçersiz bir tasarımı * SRAM tabanlı bir FPGA'ya yüklemesi zordur, belki de yanlışlıkla bir aleti keşfetmek böcek.

Flash tabanlı FPGA'lar yeniden programlanabilirliklerini belirli geçersiz yükler nedeniyle hasar görmüş olabilir. OTP FPGA'lar hiçbir zaman değiştirilemeyeceklerinden, geçerli bir yapılandırma yükü tarafından dolaylı olarak "zarar görmüştür" .

Nihayetinde sormak istediklerinize ve HCF örneğinize en yakın olan şey dayanılmaz termal stres üreten bir konfigürasyon olacaktır . Güç tüketimi, kullanılan mantığın saat hızı ve hacim * etkinliği ile doğrudan tahrik edilir, bu nedenle çip üzerindeki flip flop'ların çoğunu maksimum saatte gereksiz yere değiştirmek için takımları kandırabilirseniz (yollar vardır ...) sıradan kullanım için çoğu soğutma sistemini aşacak oldukça etkili bir ısıtıcı. O zaman bu sadece bir şey pişirmeden önce koruyucu bir şekilde kapatırsa bir soru. Ve elbette, araçlarda verilen saat sinyali hakkında yalan söylemiyorsanız, muhtemelen makul bir şekilde öngörülebilir olan güç tahmin modelleri vardır.

(* Aletlere yalan söyleyerek neden olabileceğiniz, fiziksel olarak yıkıcı olmayan ama yine de şaşırtıcı olan ilginç bir sınıf dışı sorun var. Sizden farklı bir saat beslerseniz, söyleyeceğinizden farklı veya sade bir şekilde eşzamanlı blok RAM hücrelerinde adres kurulum zamanlamasını ihlal edebilir ve onları kısa devre yapmak ve içeriğini bozmak için bir şeyler yapabilirsiniz - örneğin, tasarımda bir ROM olarak belirtilen bir şeyin içeriğini yalnızca çalışma zamanında değiştirerek görebilirsiniz için okumak ) kötü saati ile bunu. Ama bu fiziksel olarak yıkıcı olduğuna inanmıyorum

En muhtemel şey, halihazırda sürülen bir pimi sürerek GPIO'ların mevcut derecelendirmesini ihlal etmektir. Bazı FPGA'ların ayarlanabilir akım limitleri veya değişken çıkış sürücüleri vardır, bu nedenle liman haritanızı doğru yapmazsanız bu size yardımcı olabilir / zarar verebilir. Programlamadan önce yine de bağlantı noktası listenizi iki kez kontrol etmelisiniz, değiştirme pimleri gibi hataların çözülmesi saatler alabilir, hataların önüne geçmek ve ürün yazılımının tam olarak ne yapması gerektiğini bilmek en iyisidir. (hata bulma heyecanını beğenmiyorsanız)

HDL'ler genellikle kendi başlarına iki kabloyu aynı kabloya bağlamanıza izin vermez ve bunu yapan bir kodunuz varsa sentezlemeyi durduracak ve hatalarınızı düzeltecektir.

Sorunlara neden olabilecek bir yer iki yönlü portlardır, ancak bunlar üzerinde akım sınırlayıcı dirençlere sahip olmalısınız.

Mikrodenetleyicilerde olduğu gibi, her bir pinten bir maksimum akım (veya daha fazla) çekerek her zaman IO bankası başına maksimum toplam akımı aşabilirsiniz. FPGA bu gibi durumlara karşı yerleşik bir korumaya sahip değilse, bu hasara neden olabilir.

Başka bir olasılık, periyodik olarak meta-stabil hale gelen ya da FPGA kumaşının işlemek için tasarlandığından (birkaç GHz) çok daha yüksek bir frekansta salınan bir birleştirme döngüsünü yapmaktır. Bu, çip çapında termal koruma devreye girmeden önce fiziksel hasara yol açabilecek çok fazla bir aşırı ısınmaya neden olacaktır. Yani, böyle bir koruma olduğunu varsayarak: aşırı sıcaklık kapanmaya yol açmazsa, sadece Çok güç aç devre ve yetersiz soğutma ile çalışmasına izin verin.

Dinamik yeniden yapılandırma, statik bir yapılandırma durumunda geliştirme araçları tarafından uygulanabilecek geçersiz ilkel ilkelerin yapılandırmasına karşı korumalar etrafında da çalışabilir. Örneğin, bir PLL'yi maksimum iç frekansını aşacak şekilde yapılandırabilir veya aynı bağlantı hattını aynı anda iki kaynaktan besleyebilir veya LVDS gibi düşük voltajlı alıcı-vericisini kullanmak için yüksek voltajlı bir IO bankasından bir pimi zorlayabilirsiniz .