FPGA: er är i huvudsak programmerbara marker, med applikationer i alla typer av specialiserad databehandling.
FPGA: er ger fördelar för olika typer av elektronisk utrustning. Från flygplansnavigering till medicinska ultraljud och datasökmotorer, människor litar på FPGA för utveckling och användning av teknik de använder dagligen.
Den här artikeln innehåller information om vad FPGA är och vad det används för. Om du är intresserad av dessa ämnen kommer du att läsa den här artikeln.
Vad är FPGA?
FPGA är en förkortning som står för på-plats-programmerbar grindmatris. Det är en halvledaranordning baserad på en matris av konfigurerbara logiska block (CLB), varigenom en stor majoritet av den elektriska funktionaliteten i enheten kan ändras av designingenjören.
Relaterad: Lär dig hur man programmerar Arduino-styrelser idag med dessa kommandon
FPGA definieras av sitt utbud av sammankopplade digitala kretsar som implementerar vanliga funktioner samtidigt som de erbjuder höga flexibilitetsnivåer. FPGA tillhör en klass av enheter som kallas programmerbar logik (eller programmerbar hårdvara). FPGA gör ingenting av sig själv; snarare är den konfigurerad att vara vilken digital krets som helst. Så, hur fungerar det?
Hur fungerar en FPGA?
Att förstå hur en FPGA fungerar är enkelt. Det handlar om att ladda en konfiguration i FPGA som sedan börjar fungera som vilken krets du behöver. Inget krångel, ingen stress. Dess RAM-baserad konfiguration betyder att den kan konfigureras om obegränsat antal gånger.
Typer av FPGA
Det finns två huvudsakliga sätt att klassificera FPGA: genom deras interna arrangemang av block eller genom deras typ av programmeringsteknik. FPGA: er faller i en av tre kategorier när det gäller deras arrangemang:
- Symmetriska matriser: Detta arrangemang består av rader och kolumner av anslutna logikblock, omgivna av in- / utgångsblock.
- Radbaserad arkitektur: Detta arrangemang växlar rader med logiska block och programmerbara sammankopplingsresurser, med in- / utgångsblock längs kanterna.
- Hierarkiska PLD: er (programmerbara logiska enheter): Dessa har en mer komplex layout. Den översta nivån består av logiska block och sammankopplingar. Logikblocken innehåller logikmoduler som har kombinatoriska och sekventiella funktionella element.
Vanliga användningar av FGPA
Det finns en mängd olika användningsområden för FPGA som täcker ett stort antal områden. Användningsfallet inkluderar:
- Video- och bildbehandling.
- Militära applikationer.
- Programvarudefinierad radio.
- Medicinsk bildbehandling.
- Trådbunden och trådlös kommunikation.
- Integration av flera enkla programmerbara logiska enheter.
- Röstigenkänning.
- Kryptografi.
- Digital signalbehandling.
- ASIC-prototyper.
- Enhetsstyrenheter.
- Emuleringssystem för datorhårdvara.
- Bioinformatik.
- Högpresterande datorer.
- Flyg och försvar.
- ASIC-prototyper.
- Bil.
- Sändning av konsumentelektronik.
- Datacenter medicinskt.
- Vetenskapliga och industriella instrument.
Fördelar med att använda FPGA
FPGA erbjuder många fördelar jämfört med konventionella implementeringar.
| Fördelar | Detaljer |
|---|---|
| Integration | Ju fler funktioner inom FPGA: erna i dag (som inkluderar on-die-processorer, I / O-sändtagare vid 28 Gbps eller mer, RAM-block, DSP-motorer) desto färre enheter på kretskortet. Detta ökar tillförlitligheten genom att minska antalet enhetsfel. |
| Flexibilitet | FPGA: s funktionalitet kan ändras vid varje start av enheten. Det betyder att om en designtekniker vill göra en förändring kan de helt enkelt ladda ner en ny konfigurationsfil till enheten och testa ändringen. |
| Acceleration | FPGA tas snabbare ut på marknaden eftersom de säljs ”från hyllan”. På grund av FPGA-flexibiliteten kan tillverkare av originalutrustning leverera system så snart designen visar sig fungera och testas. |
| Långsiktig tillgänglighet | Användningen av FPGA ger dig oberoende av komponenttillverkare, eftersom funktionaliteten inte finns i själva modulen utan inom dess konfiguration. Denna programmering kan göras på ett sätt som inte kräver några justeringar på olika FPGA |
Skillnaderna mellan FPGA och ASIC
ASIC (Application Specific Integrated Circuits) och FPGA har olika värdeförslag. Vad som skiljer FPGA från ASIC är det faktum att FPGA kan omprogrammeras till önskad applikation eller funktionskrav efter tillverkning medan ASIC specialtillverkas för specifik design uppgifter. Dessa omprogrammeringsändringar kan inträffa under PCB-montering (Printed Circuit Board) eller till och med efter att utrustningen har skickats ut till kunderna.
Även om engångsprogrammerbara (OTP) FPGA finns, är de dominerande och vanligaste typerna RAM-baserade, vilket gör dem omprogrammerbara när designen fortsätter att utvecklas.
Dessutom säljs FPGA: er från hyllan, till skillnad från ASIC: er som kräver tillverkningscykler som slutar ta flera månader.
Prestanda och mångsidighet hos FPGA
FPGA erbjuder överlägsna nivåer av prestanda och mångsidighet vilket gör dem till den bästa tekniken för människor och organisationer som vill optimera marker eller göra ändringar i marker för deras arbetsbelastning.
Ett bra exempel på den ökande betydelsen av FPGA kan hittas inom området artificiell intelligens. Eftersom artificiell intelligens fortsätter att få relevans, så har betydelsen av FPGA: er också. I vissa fall, FGPA överträffar GPU: er (grafiska processeringsenheter) när de analyserar stora mängder data för maskininlärning.
Du behöver specialiserad hårdvara för att bryta Bitcoin. Ange ASIC.
Läs Nästa
- Teknik förklaras
- Hårdvara
Calvin är författare på MakeUseOf. När han inte tittar på Rick och Morty eller hans favoritsportlag skriver Calvin om startups, blockchain, cybersäkerhet och andra tekniska områden.
Prenumerera på vårt nyhetsbrev
Gå med i vårt nyhetsbrev för tekniska tips, recensioner, gratis e-böcker och exklusiva erbjudanden!
Klicka här för att prenumerera
