FPGA-d on põhimõtteliselt programmeeritavad kiibid, mida saab rakendada igat tüüpi spetsialiseeritud andmetöötluses.
FPGA-d pakuvad eeliseid erinevat tüüpi elektroonikaseadmetele. Alates õhusõidukite navigeerimisest kuni meditsiiniliste ultrahelide ja andmete otsingumootoriteni - inimesed toetuvad igapäevaselt kasutatava tehnoloogia arendamisel ja kasutamisel FPGA-dele.
See artikkel annab teavet selle kohta, mis on FPGA ja milleks seda kasutatakse. Kui need teemad teid huvitavad, saate seda artiklit lugeda.
Mis on FPGA?
FPGA on lühend, mis tähistab Välja programmeeritav väravate massiiv. See on pooljuhtseade põhineb konfigureeritavate loogikaplokkide (CLB) maatriksil, kusjuures projekteerimisinsener saab muuta suurema osa seadme sees olevast elektrilisest funktsionaalsusest.
Seotud: Õppige, kuidas nende käskudega Arduino plaate täna programmeerida
FPGA on määratletud ühendatud digitaalsete alamahelate massiivi abil, mis rakendavad ühiseid funktsioone, pakkudes samas ka suurt paindlikkust. FPGA-d kuuluvad seadmete klassi, mida nimetatakse programmeeritavaks loogikaks (või programmeeritavaks riistvaraks). FPGA ei tee midagi ise; pigem on see konfigureeritud vajalikuks digitaalseks vooluringiks. Niisiis, kuidas see töötab?
Kuidas FPGA töötab?
FPGA toimimise mõistmine on lihtne. See hõlmab konfiguratsiooni laadimist FPGA-sse, mis hakkab seejärel käituma nagu iga vajalik vooluring. Ei mingit kära, pole stressi. Selle RAM-põhine konfiguratsioon tähendab, et seda saab piiramatu arv kordi ümber seadistada.
FPGA tüübid
FPGA-de liigitamiseks on kaks peamist viisi: plokkide sisemise paigutuse või programmeerimistehnoloogia tüübi järgi. FPGA-d jagunevad nende korralduse osas ühte kolmest kategooriast:
- Sümmeetrilised massiivid: see paigutus koosneb ühendatud loogikaplokite ridadest ja veergudest, mida ümbritsevad sisend- ja väljundplokid.
- Ridapõhine arhitektuur: see paigutus vaheldab loogikaplokkide ridu ja programmeeritavaid omavahel ühendatud ressursse servade sisend- ja väljundplokkidega.
- Hierarhilised PLD-d (programmeeritavad loogikaseadmed): neil on keerukam paigutus. Tipptaseme moodustavad loogikaplokid ja ühendused. Loogikaplokid sisaldavad loogikamooduleid, millel on kombinatorilised ja järjestikused funktsionaalsed elemendid.
FGPA tavalised kasutusalad
FPGA-l on hulgaliselt kasutusvõimalusi, mis hõlmavad paljusid valdkondi. Kasutamisjuhtumid hõlmavad järgmist:
- Video- ja pilditöötlus.
- Sõjalised rakendused.
- Tarkvara määratletud raadio.
- Meditsiiniline pildistamine.
- Juhtmega ja traadita side.
- Mitme lihtsa programmeeritava loogikaseadme integreerimine.
- Hääletuvastus.
- Krüptograafia.
- Digitaalne signaalitöötlus.
- ASIC-i prototüüpimine.
- Seadme kontrollerid.
- Arvutiriistvara emuleerimissüsteemid.
- Bioinformaatika.
- Suure jõudlusega andmetöötlus.
- Lennundus ja kaitse.
- ASIC-i prototüüpimine.
- Autotööstus.
- Tarbeelektroonika saade.
- Andmekeskus meditsiiniline.
- Teadus - ja tööstusriistad.
FPGA kasutamise eelised
FPGA pakub tavapäraste rakendustega võrreldes palju eeliseid.
| Kasu | Üksikasjad |
|---|---|
| Integratsioon | Mida rohkem funktsioone on tänapäeval FPGA-des (mis hõlmavad sisselülitatavaid protsessoreid, transiiveri I / O-sid 28 Gbps või rohkem, RAM-plokke, DSP-mootoreid), seda vähem on seadmeid trükkplaadil. See suurendab töökindlust, vähendades seadme rikete arvu. |
| Paindlikkus | FPGA funktsionaalsus võib seadme igal sisselülitamisel muutuda. See tähendab, et kui disainiinsener soovib muudatusi teha, saab ta lihtsalt seadmesse uue konfiguratsioonifaili alla laadida ja muudatust proovida. |
| Kiirendus | FPGA tuuakse turule kiiremini, kuna neid müüakse riiulist väljas. FPGA paindlikkuse tõttu saavad originaalseadmete tootjad süsteeme tarnida niipea, kui on tõestatud, et disain toimib ja on testitud. |
| Pikaajaline kättesaadavus | FPGA-de kasutamine annab teile sõltumatuse komponentide tootjatest, kuna funktsionaalsus pole moodulis endas, vaid selle konfiguratsioonis. Seda programmeerimist saab teha viisil, mis ei nõua erinevate FPGA-de kohandamist |
Erinevused FPGA ja ASIC vahel
ASIC-il (Application Specific Integrated Circuits) ja FPGA-del on erinevad väärtuspakkumised. FPGA-sid eristab ASIC-st asjaolu, et FPGA-d saab ümber programmeerida soovitud rakenduseks või funktsionaalsuse nõuded pärast tootmist, samas kui ASIC on valmistatud spetsiaalselt konkreetse disaini jaoks ülesandeid. Need ümberprogrammeerimise muudatused võivad ilmneda PCB (Printed Circuit Board) kokkupaneku ajal või isegi pärast seda, kui seade on klientidele välja saadetud.
Ehkki ühekordsed programmeeritavad (OTP) FPGA-d on olemas, on domineerivad ja kõige tavalisemad tüübid RAM-põhised, mis muudab nende kujundamise jätkudes uuesti programmeeritavaks.
Pealegi müüakse FPGA-sid riiulilt, erinevalt ASIC-idest, mille tootmistsüklid nõuavad mitu kuud.
FPGA jõudlus ja mitmekülgsus
FPGA pakub suurepärast jõudlust ja mitmekülgsust, mis muudab need tehnoloogia ja tehnoloogia inimestele, kes soovivad kiipe optimeerida või kiipe oma töökoormuse jaoks muuta.
Suurepärase näite FPGA kasvavast olulisusest võib leida tehisintellekti valdkonnas. Kui tehisintellekt muutub üha olulisemaks, on suurenenud ka FPGA tähtsus. Teatud juhtudel FGPA-d ületavad masinõppeks tohutute andmemahtude analüüsimisel graafikaprotsessoreid (Graphical Processing Units).
Bitcoini kaevandamiseks vajate spetsiaalset riistvara. Sisestage ASIC.
Loe edasi
- Tehnoloogia selgitatud
- Riistvara
Calvin on MakeUseOfi kirjanik. Kui ta ei vaata Ricki ja Mortyt ega tema lemmikspordimeeskondi, kirjutab Calvin alustavatest ettevõtetest, plokiahelast, küberturvalisusest ja muudest tehnoloogiavaldkondadest.
Telli meie uudiskiri
Liituge meie uudiskirjaga, kus leiate tehnilisi näpunäiteid, ülevaateid, tasuta e-raamatuid ja eksklusiivseid pakkumisi!
Tellimiseks klõpsake siin