Az FPGA-k lényegében programozható chipek, mindenféle speciális számítástechnikai alkalmazással.
Az FPGA-k előnyöket nyújtanak a különböző típusú elektronikus berendezések számára. A repülőgépek navigációjától kezdve az orvosi ultrahangokon és az adatkeresőkig az emberek az FPGA-kra támaszkodnak a mindennapi technológiájuk fejlesztésében és alkalmazásában.
Ez a cikk arról nyújt tájékoztatást, hogy mi az FPGA, és mire használják. Ha érdekelnek ezek a témák, örömmel olvassa el ezt a cikket.
Mi az FPGA?
Az FPGA egy rövidítés, amely a következőre utal Terepi programozható kaputömb. Ez egy félvezető eszköz konfigurálható logikai blokkok (CLB) mátrixán alapul, ahol a készülék belsejében lévő elektromos funkcionalitás nagy részét a tervező mérnök megváltoztathatja.
Összefüggő: Ismerje meg, hogyan programozhatja ma az Arduino táblákat ezekkel a parancsokkal
Az FPGA-t összekapcsolt digitális aláramkörök tömbje határozza meg, amelyek közös funkciókat valósítanak meg, ugyanakkor nagyfokú rugalmasságot kínálnak. Az FPGA-k a programozható logikának (vagy programozható hardvernek) nevezett eszközök osztályába tartoznak. Az FPGA nem csinál semmit önmagában; inkább bármilyen digitális áramkörre van szükség. Szóval, hogyan működik?
Hogyan működik az FPGA?
Az FPGA működésének megértése egyszerű. Ez magában foglalja a konfiguráció betöltését az FPGA-ba, amely aztán úgy viselkedik, mint bármelyik áramkör, amire szüksége van. Nincs felhajtás, nincs stressz. Az RAM-alapú konfiguráció azt jelenti, hogy korlátlan számú alkalommal lehet újrakonfigurálni.
Az FPGA típusai
Az FPGA-k osztályozásának két fő módja van: a blokkok belső elrendezése vagy a programozási technológia típusa szerint. Az FPGA-k az elrendezésük három kategóriájának egyikébe tartoznak:
- Szimmetrikus tömbök: Ez az elrendezés összekapcsolt logikai blokkok soraiból és oszlopaiból áll, amelyeket bemeneti / kimeneti blokkok vesznek körül.
- Sor-alapú architektúra: Ez az elrendezés logikai blokkok és programozható összekapcsolási erőforrások sorait váltja fel a bemeneti / kimeneti blokkokkal az élek mentén.
- Hierarchikus PLD-k (programozható logikai eszközök): Ezek összetettebb elrendezésűek. A legfelső szintet logikai blokkok és összekapcsolók alkotják. A logikai blokkok logikai modulokat tartalmaznak, amelyek kombinatorikus és szekvenciális funkcionális elemekkel rendelkeznek.
Az FGPA általános felhasználása
Az FPGA-nak számtalan felhasználási területe van, amelyek számos területet lefednek. A felhasználási esetek a következők:
- Video- és képfeldolgozás.
- Katonai alkalmazások.
- Szoftver által definiált rádió.
- Orvosi képalkotás.
- Vezetékes és vezeték nélküli kommunikáció.
- Több egyszerű programozható logikai eszköz integrálása.
- Hangfelismerés.
- Titkosítás.
- Digitális jelfeldolgozás.
- ASIC prototípus.
- Eszközvezérlők.
- Számítógépes hardver emulációs rendszerek.
- Bioinformatika.
- Nagy teljesítményű számítástechnika.
- Repülés és védelem.
- ASIC prototípus.
- Autóipari.
- Fogyasztói elektronikai adás.
- Orvosi adatközpont.
- Tudományos és ipari műszerek.
Az FPGA használatának előnyei
Az FPGA számos előnyt kínál a hagyományos megvalósításokkal szemben.
| Előnyök | Részletek |
|---|---|
| Integráció | Minél több funkció van a mai FPGA-kban (amelyek magukba foglalják a processzorokat, az adó-vevő I / O-kat 28 Gbps-nál vagy nagyobb sebességnél, RAM-blokkokat, DSP motorokat), annál kevesebb eszköz van az áramköri lapon. Ez növeli a megbízhatóságot az eszközhibák számának csökkentésével. |
| Rugalmasság | Az FPGA funkcionalitása a készülék minden bekapcsolásakor megváltozhat. Ez azt jelenti, hogy ha egy tervezőmérnök változtatni akar, egyszerűen letölthet egy új konfigurációs fájlt az eszközre, és kipróbálhatja a módosítást. |
| Gyorsulás | Az FPGA-t gyorsabban hozzák a piacra, mert „polcról eladják”. Az FPGA rugalmasságának köszönhetően az eredeti berendezésgyártók szállíthatják a rendszereket, amint bebizonyosodik, hogy a tervezés bevált és tesztelt. |
| Hosszú távú rendelkezésre állás | Az FPGA-k használata függetlenséget biztosít az alkatrészgyártóktól, mivel a funkcionalitás nem magában a modulban van, hanem a konfigurációjában. Ez a programozás úgy hajtható végre, hogy nem igényel semmilyen beállítást a különböző FPGA-knál |
Az FPGA és az ASIC közötti különbségek
Az ASIC (alkalmazásspecifikus integrált áramkörök) és az FPGA-k különböző értékű javaslatokkal rendelkeznek. Ami különbözteti az FPGA-kat az ASIC-től, az a tény, hogy az FPGA átprogramozható egy kívánt alkalmazásra, ill funkcionalitás követelmények a gyártás után, míg az ASIC egyedi tervezésű egyedi gyártású feladatok. Ezek az újraprogramozási változások a PCB (nyomtatott áramköri kártya) összeszerelési folyamata alatt, vagy akár a berendezés kiszállítását követően az ügyfelek számára történhetnek.
Bár léteznek egyszeri programozható (OTP) FPGA-k, az uralkodó és leggyakoribb típusok RAM-alapúak, ami újraprogramozhatóvá teszi, mivel a tervezés folyamatosan fejlõdik.
Ezenkívül az FPGA-k polcról vannak eladva, ellentétben az ASIC-kkel, amelyek gyártási ciklusokat igényelnek, amelyek végül több hónapig tartanak.
Az FPGA teljesítménye és sokoldalúsága
Az FPGA kiváló teljesítményt és sokoldalúságot kínál, ami áttérő technológiává teszi azokat az embereket és szervezeteket, akik a chipek optimalizálására vagy a chipek megváltoztatására törekszenek a munkaterhelésük érdekében.
Az FPGA-k növekvő jelentőségére remek példa található a mesterséges intelligencia területén. Amint a mesterséges intelligencia továbbra is egyre fontosabbá válik, az FPGA-k jelentősége is növekszik. Bizonyos esetekben Az FGPA-k felülmúlják a GPU-kat (grafikus feldolgozó egységek), amikor hatalmas mennyiségű adatot elemeznek a gépi tanuláshoz.
Speciális hardverre van szüksége a Bitcoin bányászatához. Adja meg az ASIC-t.
Olvassa el a következőt
- Technológia magyarázata
- Hardver
Calvin a MakeUseOf írója. Amikor nem figyeli Ricket és Mortyt vagy kedvenc sportcsapatait, Calvin startupokról, blokkláncról, kiberbiztonságról és a technika egyéb területeiről ír.
Iratkozzon fel hírlevelünkre
Csatlakozzon hírlevelünkhöz, amely műszaki tippeket, véleményeket, ingyenes e-könyveket és exkluzív ajánlatokat tartalmaz!
Kattintson ide a feliratkozáshoz
