Ce este FPGA și pentru ce se folosește?

FPGA oferă beneficii diferitelor tipuri de echipamente electronice. De la navigația aeronavei până la ecografele medicale și motoarele de căutare a datelor, oamenii se bazează pe FPGA pentru dezvoltarea și utilizarea tehnologiei pe care o utilizează zilnic.

Acest articol oferă informații despre ce este FPGA și pentru ce este utilizat. Dacă sunteți interesat de aceste subiecte, vă va plăcea să citiți acest articol.

Ce este FPGA?

FPGA este un acronim care înseamnă Matrice de poartă programabilă pe teren. Este un dispozitiv semiconductor bazat pe o matrice de blocuri logice configurabile (CLB) prin care o mare majoritate a funcționalității electrice din interiorul dispozitivului poate fi modificată de către inginerul de proiectare.

Legate de: Aflați cum să programați plăcile Arduino astăzi cu aceste comenzi

FPGA este definit de gama sa de subcircuite digitale interconectate care implementează funcții comune, oferind în același timp niveluri ridicate de flexibilitate. FPGA-urile aparțin unei clase de dispozitive denumite logică programabilă (sau hardware programabil). FPGA nu face nimic de la sine; mai degrabă este configurat să fie orice circuit digital necesar. Deci, cum funcționează?

Cum funcționează un FPGA?

Înțelegerea modului în care funcționează un FPGA este simplă. Aceasta implică încărcarea unei configurații în FPGA care apoi începe să se comporte ca orice circuit de care aveți nevoie. Fără agitație, fără stres. Este Configurare bazată pe RAM înseamnă că poate fi reconfigurat o perioadă nelimitată de ori.

Tipuri de FPGA

Există două moduri principale de clasificare a FPGA-urilor: prin dispunerea internă a blocurilor sau prin tipul lor de tehnologie de programare. FPGA-urile se încadrează în una din cele trei categorii atunci când vine vorba de amenajarea lor:

1. Matrici simetrice: Acest aranjament este format din rânduri și coloane de blocuri logice conectate, înconjurate de blocuri de intrare / ieșire.
2. Arhitectură bazată pe rânduri: acest aranjament alternează rânduri de blocuri logice și resurse de interconectare programabile, cu blocuri de intrare / ieșire de-a lungul marginilor.
3. PLD-uri ierarhice (dispozitive logice programabile): acestea au un aspect mai complex. Nivelul superior este alcătuit din blocuri logice și interconectări. Blocurile logice conțin module logice, care au elemente funcționale combinatorii și secvențiale.

Utilizări comune ale FGPA

Există o multitudine de utilizări pentru FPGA care acoperă o gamă largă de domenii. Cazurile de utilizare includ:

1. Procesare video și imagistică.
2. Aplicații militare.
3. Radio definit de software.
4. Imagistica medicala.
5. Comunicații prin cablu și fără fir.
6. Integrarea mai multor dispozitive logice simple programabile.
7. Recunoaștere vocală.
8. Criptografie.
9. Procesarea semnalului digital.
10. Prototipare ASIC.
11. Controlere de dispozitiv.
12. Sisteme de emulare a hardware-ului computerului.
13. Bioinformatica.
14. Calcul de înaltă performanță.
15. Aerospațial și apărare.
16. Prototipare ASIC.
17. Automobile.
18. Difuzare electronică de consum.
19. Centrul de date medical.
20. Instrumente științifice și industriale.

Avantajele utilizării FPGA

FPGA oferă multe avantaje față de implementările convenționale.

Diferențele dintre FPGA și ASIC

ASIC (Circuite integrate specifice aplicației) și FPGA au propuneri de valoare diferite. Ceea ce distinge FPGA-urile de ASIC este faptul că FPGA poate fi reprogramat într-o aplicație dorită sau cerințele de funcționalitate după producție, în timp ce ASIC este fabricat la comandă pentru un design specific sarcini. Aceste modificări de reprogramare pot apărea în timpul procesului de asamblare a PCB-ului sau chiar după ce echipamentul a fost livrat clienților.

Deși FPGA-uri programabile o singură dată (OTP) există, tipurile dominante și cele mai comune sunt bazate pe RAM, ceea ce le face reprogramabile pe măsură ce designul continuă să evolueze.

În plus, FPGA-urile sunt vândute de pe raft, spre deosebire de ASIC-uri care necesită cicluri de fabricație care ajung să dureze câteva luni.

Performanța și versatilitatea FPGA

FPGA oferă niveluri superioare de performanță și versatilitate, ceea ce le face să devină tehnologia ideală pentru persoanele și organizațiile care doresc să optimizeze cipurile sau să facă modificări cipurilor pentru volumul lor de muncă.

Un exemplu excelent al semnificației crescânde a FPGA-urilor poate fi găsit în domeniul inteligenței artificiale. Pe măsură ce inteligența artificială continuă să câștige relevanță, la fel și importanța FPGA-urilor. In anumite cazuri, FGPA-urile depășesc GPU-urile (Unități de procesare grafică) atunci când analizează cantități uriașe de date pentru învățarea automată.

Calvin Ebun-Amu (40 de articole publicate)

Calvin este scriitor la MakeUseOf. Când nu se uită la Rick și Morty sau la echipele sale sportive preferate, Calvin scrie despre startup-uri, blockchain, securitate cibernetică și alte domenii ale tehnologiei.

Mai multe de la Calvin Ebun-Amu