Hva er FPGA og hva brukes det til?

FPGA-er gir fordeler for forskjellige typer elektronisk utstyr. Fra flynavigering til medisinske ultralyd og datasøkemotorer stoler folk på FPGAer for utvikling og bruk av teknologi de bruker daglig.

Denne artikkelen gir informasjon om hva FPGA er og hva det brukes til. Hvis du er interessert i disse emnene, vil du like å lese denne artikkelen.

Hva er FPGA?

FPGA er et akronym som står for Feltprogrammerbar portarray. Det er en halvlederanordning basert på en matrise av konfigurerbare logiske blokker (CLBs) der et stort flertall av den elektriske funksjonaliteten i enheten kan endres av designingeniøren.

I slekt: Lær hvordan du programmerer Arduino-brett i dag med disse kommandoene

FPGA er definert av sitt utvalg av sammenkoblede digitale underkretser som implementerer vanlige funksjoner, samtidig som de tilbyr høye nivåer av fleksibilitet. FPGAer tilhører en klasse enheter som kalles programmerbar logikk (eller programmerbar maskinvare). FPGA gjør ikke noe av seg selv; heller er den konfigurert til å være hvilken som helst digital krets som kreves. Så hvordan fungerer det?

Hvordan fungerer en FPGA?

Å forstå hvordan en FPGA fungerer er grei. Det innebærer å laste en konfigurasjon i FPGA som deretter begynner å oppføre seg som alle kretser du trenger. Ikke noe oppstyr, ikke noe stress. Det er RAM-basert konfigurasjon betyr at den kan omkonfigureres ubegrenset antall ganger.

Typer FPGA

Det er to hovedmåter å klassifisere FPGAer på: ved deres interne arrangement av blokker eller etter deres type programmeringsteknologi. FPGAer faller inn i en av tre kategorier når det gjelder deres arrangement:

1. Symmetriske matriser: Dette arrangementet består av rader og kolonner av tilkoblede logiske blokker, omgitt av inngangs- / utgangsblokker.
2. Radbasert arkitektur: Denne ordningen veksler rader med logiske blokker og programmerbare sammenkoblingsressurser, med inngangs- / utgangsblokker langs kantene.
3. Hierarkiske PLD (programmerbare logiske enheter): Disse har en mer kompleks layout. Toppnivået består av logiske blokker og sammenkoblinger. Logikkblokkene inneholder logiske moduler, som har kombinatoriske og sekvensielle funksjonelle elementer.

Vanlig bruk av FGPA

Det er et utall bruksområder for FPGA som dekker et stort utvalg av områder. Brukstilfellene inkluderer:

1. Behandling av video og bildebehandling.
2. Militære applikasjoner.
3. Programvaredefinert radio.
4. Medisinsk bildebehandling.
5. Kablet og trådløs kommunikasjon.
6. Integrering av flere enkle programmerbare logiske enheter.
7. Stemme gjenkjenning.
8. Kryptografi.
9. Digital signalbehandling.
10. ASIC prototyping.
11. Enhetskontrollere.
12. Datamaskinvareemuleringssystemer.
13. Bioinformatikk.
14. Høy ytelse databehandling.
15. Romfart og forsvar.
16. ASIC prototyping.
17. Automotive.
18. Forbrukerelektronikk kringkasting.
19. Datasenter medisinsk.
20. Vitenskapelige og industrielle instrumenter.

Fordeler med å bruke FPGA

FPGA tilbyr mange fordeler i forhold til konvensjonelle implementeringer.

Forskjellene mellom FPGA og ASIC

ASIC (Application Specific Integrated Circuits) og FPGAs har forskjellige verdiforslag. Det som skiller FPGAer fra ASIC er det faktum at FPGA kan omprogrammeres til ønsket applikasjon eller funksjonalitetskrav etter produksjon, mens ASIC er spesialprodusert for spesifikk design oppgaver. Disse omprogrammeringsendringene kan forekomme under monteringsprosessen for PCB (Printed Circuit Board), eller til og med etter at utstyret er sendt ut til kundene.

Selv om engangsprogrammerbare (OTP) FPGAer eksisterer, er de dominerende og vanligste typene RAM-baserte, noe som gjør dem omprogrammerbare når designen fortsetter å utvikle seg.

Videre selges FPGA-er fra hyllen, i motsetning til ASIC-er som krever produksjonssykluser som ender opp med å ta flere måneder.

Ytelse og allsidighet til FPGA

FPGA tilbyr overlegne nivåer av ytelse og allsidighet, noe som gjør dem til den beste teknologien for mennesker og organisasjoner som ønsker å optimalisere sjetonger eller gjøre endringer i sjetonger for deres arbeidsmengde.

Et godt eksempel på den økende betydningen av FPGAer kan bli funnet innen kunstig intelligens. Siden kunstig intelligens fortsetter å få relevans, har også betydningen av FPGA-er blitt. I visse tilfeller FGPAer overgår GPUer (grafiske prosesseringsenheter) når de analyserer store mengder data for maskinlæring.

Calvin Ebun-Amu (40 artikler publisert)

Calvin er forfatter på MakeUseOf. Når han ikke ser på Rick og Morty eller hans favorittidrettslag, skriver Calvin om oppstart, blockchain, cybersikkerhet og andre teknologier.

Mer fra Calvin Ebun-Amu