FPGA sú v podstate programovateľné čipy s aplikáciami pre všetky typy špecializovaných počítačov.
FPGA poskytujú výhody rôznym typom elektronických zariadení. Od navigácie lietadiel po lekárske ultrazvuky a vyhľadávače dát sa ľudia pri vývoji a využívaní technológií, ktoré dennodenne používajú, spoliehajú na FPGA.
Tento článok poskytuje informácie o tom, čo je FPGA a na čo sa používa. Ak vás tieto témy zaujali, bude vám čítanie tohto článku príjemné.
Čo je to FPGA?
FPGA je skratka, ktorá znamená Polia programovateľné hradlom. Je to polovodičové zariadenie založené na matici konfigurovateľných logických blokov (CLB), vďaka ktorým môže projektant zmeniť veľkú väčšinu elektrickej funkčnosti vo vnútri zariadenia.
Súvisiace: Naučte sa, ako dnes programovať dosky Arduino pomocou týchto príkazov
FPGA je definované jeho radom vzájomne prepojených digitálnych obvodov, ktoré implementujú bežné funkcie a zároveň ponúkajú vysokú úroveň flexibility. FPGA patria do triedy zariadení označovaných ako programovateľná logika (alebo programovateľný hardvér). FPGA nerobí nič samo od seba; skôr je nakonfigurovaný tak, aby vyžadoval akýkoľvek digitálny obvod. Ako to teda funguje?
Ako funguje FPGA?
Pochopenie toho, ako funguje FPGA, je jednoduché. Zahŕňa to načítanie konfigurácie do FPGA, ktorá sa potom začne správať ako akýkoľvek obvod, ktorý požadujete. Žiadny rozruch, žiadny stres. Jeho Konfigurácia na báze RAM znamená, že je možné ju konfigurovať neobmedzene často.
Typy FPGA
Existujú dva hlavné spôsoby klasifikácie FPGA: vnútorným usporiadaním blokov alebo typom programovacej technológie. FPGA spadajú do jednej z troch kategórií, pokiaľ ide o ich usporiadanie:
- Symetrické polia: Toto usporiadanie je tvorené radmi a stĺpcami spojených logických blokov obklopených vstupno / výstupnými blokmi.
- Riadková architektúra: Toto usporiadanie strieda rady logických blokov a programovateľných prepojovacích zdrojov so vstupno / výstupnými blokmi pozdĺž okrajov.
- Hierarchické PLD (programovateľné logické zariadenia): Majú zložitejšie usporiadanie. Najvyššiu úroveň tvoria logické bloky a vzájomné prepojenia. Logické bloky obsahujú logické moduly, ktoré majú kombinatorické a postupné funkčné prvky.
Bežné použitie FGPA
Existuje nespočetné množstvo použití pre FPGA, ktoré pokrývajú širokú škálu oblastí. Medzi prípady použitia patria:
- Spracovanie videa a obrazu.
- Vojenské aplikácie.
- Softvérovo definované rádio.
- Lekárske zobrazovanie.
- Drôtová a bezdrôtová komunikácia.
- Integrácia viacerých jednoduchých programovateľných logických zariadení.
- Rozpoznávanie hlasu.
- Kryptografia.
- Digitálne spracovanie signálu.
- Prototypovanie ASIC.
- Ovládače zariadení.
- Emulačné systémy počítačového hardvéru.
- Bioinformatika.
- Vysokovýkonná výpočtová technika.
- Letectvo a obrana.
- Prototypovanie ASIC.
- Automobilový priemysel.
- Vysielanie spotrebnej elektroniky.
- Dátové centrum lekárske.
- Vedecké a priemyselné prístroje.
Výhody používania FPGA
FPGA ponúka oproti bežným implementáciám mnoho výhod.
| Výhody | Detaily |
|---|---|
| Integrácia | Čím viac funkcií má dnes FPGA (medzi ktoré patria procesory on-die, I / O transceivera s rýchlosťou 28 Gb / s alebo viac, bloky RAM, motory DSP), tým menej zariadení na doske s plošnými spojmi. To zvyšuje spoľahlivosť znížením počtu zlyhaní zariadenia. |
| Flexibilita | Funkčnosť FPGA sa môže meniť pri každom zapnutí zariadenia. To znamená, že ak chce konštruktér vykonať zmenu, môže si jednoducho stiahnuť do zariadenia nový konfiguračný súbor a vyskúšať si túto zmenu. |
| Zrýchlenie | FPGA sa na trh dostávajú rýchlejšie, pretože sa predávajú „v obchode“. Vďaka flexibilite FPGA môžu výrobcovia originálneho vybavenia dodávať systémy hneď, ako sa preukáže funkčnosť a otestovanie návrhu. |
| Dlhodobá dostupnosť | Používanie FPGA vám dáva nezávislosť od výrobcov komponentov, pretože funkčnosť nie je v samotnom module, ale v jeho konfigurácii. Toto programovanie je možné vykonať spôsobom, ktorý nevyžaduje žiadne úpravy na rôznych FPGA |
Rozdiely medzi FPGA a ASIC
ASIC (Application Specific Integrated Circuits) a FPGA majú rôzne hodnotové návrhy. To, čo odlišuje FPGA od ASIC, je skutočnosť, že FPGA je možné preprogramovať na požadovanú aplikáciu resp požiadavky na funkčnosť po výrobe, zatiaľ čo ASIC sa vyrába na zákazku pre konkrétny dizajn úlohy. Tieto zmeny v preprogramovaní môžu nastať počas procesu montáže PCB (doska s plošnými spojmi) alebo dokonca po dodaní zariadenia zákazníkom.
Aj keď jednorazové programovateľné (OTP) FPGA existujú, dominantné a najbežnejšie typy sú založené na pamäti RAM, čo ich pri ďalšom vývoji neustále prepracováva.
FPGA sa navyše bežne predávajú, na rozdiel od ASIC, ktoré si vyžadujú výrobné cykly, ktoré nakoniec trvajú niekoľko mesiacov.
Výkon a všestrannosť FPGA
FPGA ponúka vynikajúce úrovne výkonu a všestrannosti, čo z nich robí technológiu typu go-to pre ľudí a organizácie, ktoré hľadajú optimalizáciu čipov alebo zmeny čipov pre svoju pracovnú záťaž.
Skvelý príklad rastúceho významu FPGA možno nájsť v oblasti umelej inteligencie. Pretože umelá inteligencia stále rastie, stáva sa dôležitou aj oblasť FPGA. V určitých prípadoch FGPA prekonávajú GPU (jednotky grafického spracovania) pri analýze veľkého množstva údajov pre strojové učenie.
Na ťažbu bitcoinu potrebujete špecializovaný hardvér. Zadajte ASIC.
Prečítajte si Ďalej
- Vysvetlená technológia
- Hardware
Calvin je spisovateľ v MakeUseOf. Keď nesleduje Ricka a Mortyho ani jeho obľúbené športové tímy, Calvin píše o startupoch, blockchaine, kybernetickej bezpečnosti a ďalších sférach technológií.
prihlásiť sa ku odberu noviniek
Pripojte sa k nášmu bulletinu s technickými tipmi, recenziami, bezplatnými elektronickými knihami a exkluzívnymi ponukami!
Prihláste sa kliknutím tu
