FPGA su u osnovi programabilni čipovi, s aplikacijama u svim vrstama specijaliziranog računanja.
FPGA pružaju prednosti različitim vrstama elektroničke opreme. Od navigacije zrakoplova do medicinskih ultrazvuka i pretraživača podataka, ljudi se oslanjaju na FPGA-e za razvoj i uporabu tehnologije koju svakodnevno koriste.
Ovaj članak pruža informacije o tome što je FPGA i za što se koristi. Ako vas zanimaju ove teme, uživat ćete u čitanju ovog članka.
Što je FPGA?
FPGA je skraćenica koja stoji za Polje programabilni niz vrata. To je poluvodički uređaj zasnovan na matrici konfigurabilnih logičkih blokova (CLB), pri čemu inženjer dizajna može promijeniti veliku većinu električne funkcionalnosti unutar uređaja.
Povezano: Saznajte kako programirati Arduino ploče danas s ovim naredbama
FPGA je definiran nizom međusobno povezanih digitalnih potkrugova koji implementiraju zajedničke funkcije, a istovremeno nude visoku razinu fleksibilnosti. FPGA pripadaju klasi uređaja koji se nazivaju programabilnom logikom (ili programabilnim hardverom). FPGA ništa ne radi sam; nego je konfiguriran za bilo koji potreban digitalni sklop. Pa, kako to djeluje?
Kako funkcionira FPGA?
Razumijevanje načina na koji FPGA radi je jednostavno. Uključuje učitavanje konfiguracije u FPGA koja se tada počinje ponašati kao bilo koji krug koji vam treba. Nema frke, nema stresa. Njegova Konfiguracija temeljena na RAM-u znači da se može ponovno konfigurirati neograničen broj puta.
Vrste FPGA
Postoje dva glavna načina klasifikacije FPGA-a: njihovim unutarnjim rasporedom blokova ili njihovom vrstom programske tehnologije. FPGA-i spadaju u jednu od tri kategorije kada je u pitanju njihov raspored:
- Simetrični nizovi: Ovaj se raspored sastoji od redaka i stupaca povezanih logičkih blokova, okružen ulazno / izlaznim blokovima.
- Arhitektura zasnovana na redovima: Ovaj raspored izmjenjuje redove logičkih blokova i programabilne resurse međusobnog povezivanja s ulazno / izlaznim blokovima duž rubova.
- Hijerarhijski PLD-ovi (programabilni logički uređaji): Oni imaju složeniji raspored. Najvišu razinu čine logički blokovi i međusobne veze. Logički blokovi sadrže logičke module, koji imaju kombinacijske i sekvencijalne funkcionalne elemente.
Uobičajena uporaba FGPA
Postoji bezbroj namjena za FPGA koje pokrivaju širok raspon područja. Slučajevi upotrebe uključuju:
- Obrada videa i slike.
- Vojne primjene.
- Radio definiran softverom.
- Medicinska slika.
- Žičana i bežična komunikacija.
- Integracija više jednostavnih programabilnih logičkih uređaja.
- Prepoznavanje glasa.
- Kriptografija.
- Digitalna obrada signala.
- ASIC izrada prototipa.
- Kontroleri uređaja.
- Sustavi računalne hardverske emulacije.
- Bioinformatika.
- Računarstvo visokih performansi.
- Vazduhoplovstvo i obrana.
- ASIC izrada prototipa.
- Automobilski.
- Potrošačka elektronika.
- Data centar medicinski.
- Znanstveni i industrijski instrumenti.
Prednosti upotrebe FPGA
FPGA nudi mnoge prednosti u odnosu na konvencionalne implementacije.
| Prednosti | Pojedinosti |
|---|---|
| Integracija | Što je više funkcija unutar FPGA-a danas (što uključuje ugrađene procesore, I / O primopredajnika brzinom od 28 Gbps ili više, RAM blokove, DSP motore), to je manje uređaja na pločici. To povećava pouzdanost smanjenjem broja kvarova uređaja. |
| Fleksibilnost | Funkcionalnost FPGA može se promijeniti pri svakom uključivanju uređaja. To znači da ako inženjer dizajna želi unijeti promjenu, oni mogu jednostavno preuzeti novu konfiguracijsku datoteku u uređaj i isprobati promjenu. |
| Ubrzanje | FPGA se na tržište dovode brže jer se prodaju 's polica'. Zbog fleksibilnosti FPGA, proizvođači originalne opreme mogu isporučiti sustave čim se pokaže da dizajn djeluje i testiran. |
| Dugoročna dostupnost | Korištenje FPGA-a daje vam neovisnost od proizvođača komponenata, jer funkcionalnost nije u samom modulu, već unutar njegove konfiguracije. Ovo programiranje može se izvesti na način koji ne zahtijeva prilagodbe na različitim FPGA-ima |
Razlike između FPGA i ASIC
ASIC (integrirani krugovi specifični za primjenu) i FPGA imaju različite prijedloge vrijednosti. Ono što FPGA razlikuje od ASIC-a je činjenica da se FPGA može reprogramirati u željenu aplikaciju ili zahtjevi za funkcionalnošću nakon proizvodnje, dok je ASIC izrađen po mjeri za određeni dizajn zadaci. Te promjene u reprogramiranju mogu se dogoditi tijekom postupka montaže PCB-a (tiskane ploče) ili čak i nakon što je oprema otpremljena kupcima.
Iako jednokratni programibilni (OTP) FPGA postoje, dominantni i najčešći tipovi su RAM-ovi što ih čini reprogramibilnima dok se dizajn i dalje razvija.
Nadalje, FPGA se prodaju s police, za razliku od ASIC-a koji zahtijevaju proizvodne cikluse koji na kraju potraju nekoliko mjeseci.
Izvedba i svestranost FPGA-e
FPGA nudi vrhunsku razinu izvedbe i svestranost što ih čini tehnologijom za ljude i organizacije koji žele optimizirati čipove ili napraviti promjene na čipovima prema njihovom radnom opterećenju.
Sjajan primjer sve većeg značaja FPGA-a može se naći u području umjetne inteligencije. Kako umjetna inteligencija i dalje dobiva na značaju, tako raste i važnost FPGA-a. U određenim slučajevima, FGPA nadmašuju GPU-ove (jedinice grafičke obrade) u analiziranju ogromnih količina podataka za strojno učenje.
Za kopanje Bitcoina potreban vam je specijalizirani hardver. Uđite u ASIC.
Pročitajte Dalje
- Objašnjena tehnologija
- Hardver
Calvin je pisac u MakeUseOf-u. Kad ne gleda Ricka i Mortyja ili njegove omiljene sportske timove, Calvin piše o startupovima, blockchainu, cyber-sigurnosti i drugim područjima tehnologije.
Pretplatite se na naše obavijesti
Pridružite se našem biltenu za tehničke savjete, recenzije, besplatne e-knjige i ekskluzivne ponude!
Kliknite ovdje da biste se pretplatili
