FPGA: t ovat pohjimmiltaan ohjelmoitavia siruja, joita on sovellettu kaiken tyyppiseen erikoistuneeseen tietojenkäsittelyyn.
FPGA: t tarjoavat etuja erityyppisille elektroniikkalaitteille. Lentokoneen navigoinnista lääketieteellisiin ultraääniin ja tiedonhakukoneisiin ihmiset luottavat FPGA: hin päivittäisen tekniikan kehittämisessä ja käytössä.
Tässä artikkelissa on tietoja siitä, mikä FPGA on ja mihin sitä käytetään. Jos olet kiinnostunut näistä aiheista, voit lukea tämän artikkelin.
Mikä on FPGA?
FPGA on lyhenne, joka tarkoittaa Kentän ohjelmoitava porttiryhmä. Se on puolijohdelaite perustuu konfiguroitavien logiikkalohkojen (CLB) matriisiin, jolloin suunnitteluinsinööri voi muuttaa suurimman osan laitteen sisällä olevasta sähköisestä toiminnallisuudesta.
Liittyvät: Opi ohjelmoimaan Arduino-levyt tänään näillä komennoilla
FPGA määritellään yhdistettyjen digitaalisten alipiirien joukolla, jotka toteuttavat yhteisiä toimintoja ja tarjoavat samalla myös suuren joustavuuden. FPGA: t kuuluvat laiteluokkaan, jota kutsutaan ohjelmoitavaksi logiikaksi (tai ohjelmoitavaksi laitteistoksi). FPGA ei tee mitään yksin; pikemminkin se on konfiguroitu tarvittavaksi digitaaliseksi piiriksi. Joten miten se toimii?
Kuinka FPGA toimii?
FPGA: n toiminnan ymmärtäminen on suoraviivaista. Siihen sisältyy kokoonpanon lataaminen FPGA: han, joka sitten alkaa käyttäytyä kuten mikä tahansa tarvitsemasi piiri. Ei hätää, ei stressiä. Sen RAM-pohjainen kokoonpano tarkoittaa, että se voidaan määrittää uudelleen rajoittamattoman määrän kertoja.
FPGA-tyypit
FPGA: n luokittelemiseen on kaksi päämenetelmää: niiden lohkojen sisäisen järjestelyn tai ohjelmointitekniikan tyypin mukaan. FPGA: t jakautuvat yhteen kolmesta luokasta, kun on kyse niiden järjestelystä:
- Symmetriset taulukot: Tämä järjestely koostuu yhdistettyjen logiikkalohkojen riveistä ja sarakkeista, joita ympäröivät tulo- / lähtölohkot.
- Rivipohjainen arkkitehtuuri: Tällä järjestelyllä vuorotellaan logiikkalohkojen ja ohjelmoitavien yhdysresurssien rivejä tulojen / lähtöjen lohkojen kanssa reunoilla.
- Hierarkkiset PLD: t (ohjelmoitavat logiikkalaitteet): Näillä on monimutkaisempi ulkoasu. Ylimmän tason muodostavat logiikkalohkot ja toisiinsa kytketyt yhteydet. Logiikkalohkot sisältävät logiikkamoduuleja, joissa on kombinatorisia ja peräkkäisiä toiminnallisia elementtejä.
FGPA: n yleiset käyttötavat
FPGA: lla on lukemattomia käyttötapoja, jotka kattavat laajan alueen. Käyttötapauksia ovat:
- Video- ja kuvankäsittely.
- Sotilaalliset sovellukset.
- Ohjelmiston määrittämä radio.
- Lääketieteellinen kuvantaminen.
- Langallinen ja langaton viestintä.
- Useiden yksinkertaisten ohjelmoitavien logiikkalaitteiden integrointi.
- Äänentunnistus.
- Salaus.
- Digitaalinen signaalinkäsittely.
- ASIC-prototyyppien muodostus.
- Laiteohjaimet.
- Tietokonelaitteistojen emulointijärjestelmät.
- Bioinformatiikka.
- Suorituskykyinen tietojenkäsittely.
- Ilmailu ja puolustus.
- ASIC-prototyyppien muodostus.
- Autoteollisuus.
- Kulutuselektroniikan lähetys.
- Palvelinkeskus lääketieteellinen.
- Tieteelliset ja teolliset välineet.
FPGA: n käytön edut
FPGA tarjoaa monia etuja perinteisiin toteutuksiin verrattuna.
| Edut | Yksityiskohdat |
|---|---|
| Liittäminen | Mitä enemmän toimintoja nykypäivän FPGA-laitteissa (jotka sisältävät kuormittavat prosessorit, lähetinvastaanottimen I / O-nopeudet 28 Gbps tai enemmän, RAM-lohkot, DSP-moottorit), sitä vähemmän laitteita piirilevyllä. Tämä lisää luotettavuutta vähentämällä laitevikojen määrää. |
| Joustavuus | FPGA: n toiminnallisuus voi muuttua laitteen jokaisen käynnistyksen yhteydessä. Tämä tarkoittaa sitä, että jos suunnitteluinsinööri haluaa tehdä muutoksia, hän voi yksinkertaisesti ladata uuden määritystiedoston laitteeseen ja kokeilla muutosta. |
| Kiihtyvyys | FPGA tuodaan markkinoille nopeammin, koska ne myydään hyllyltä. FPGA-joustavuuden ansiosta alkuperäisten laitteiden valmistajat voivat toimittaa järjestelmiä heti, kun suunnittelu on osoittautunut toimivaksi ja testatuksi. |
| Pitkäaikainen saatavuus | FPGA: n käyttö antaa sinulle riippumattomuuden komponenttien valmistajista, koska toiminnallisuus ei ole itse moduulissa, vaan sen kokoonpanossa. Tämä ohjelmointi voidaan suorittaa tavalla, joka ei vaadi säätöjä eri FPGA: ille |
Erot FPGA: n ja ASIC: n välillä
ASIC: lla (Application Specific Integrated Circuits) ja FPGA: lla on erilaiset arvoesitykset. Mikä erottaa FPGA: t ASIC: sta on se, että FPGA voidaan ohjelmoida uudelleen haluttuun sovellukseen tai toiminnallisuusvaatimukset valmistuksen jälkeen, kun taas ASIC on räätälöity erityistä suunnittelua varten tehtäviä. Nämä uudelleenohjelmointimuutokset voivat tapahtua PCB: n (Printed Circuit Board) kokoonpanoprosessin aikana tai jopa sen jälkeen, kun laite on lähetetty asiakkaille.
Vaikka kertaluonteisia ohjelmoitavia (OTP) FPGA-tiedostoja onkin olemassa, hallitsevat ja yleisimmät tyypit ovat RAM-pohjaisia, mikä tekee niistä ohjelmoitavat, kun suunnittelu jatkuu.
Lisäksi FPGA: ita myydään hyllyltä, toisin kuin ASIC: t, jotka vaativat valmistussyklejä, jotka kestävät useita kuukausia.
FPGA: n suorituskyky ja monipuolisuus
FPGA tarjoaa ylivertaisen suorituskyvyn ja monipuolisuuden, mikä tekee niistä siirtotekniikan ihmisille ja organisaatioille, jotka haluavat optimoida siruja tai tehdä muutoksia siruihin työmääränsä vuoksi.
Hieno esimerkki FPGA: n kasvavasta merkityksestä löytyy tekoälystä. Kun tekoäly on yhä tärkeämpää, niin on kasvanut myös FPGA: iden merkitys. Tietyissä tapauksissa FGPA: t ylittävät GPU: t (graafiset prosessointiyksiköt) analysoimalla valtavia määriä tietoa koneoppimista varten.
Tarvitset erikoistuneita laitteita Bitcoinin louhintaan. Syötä ASIC.
Lue seuraava
- Teknologia selitetty
- Laitteisto
Calvin on kirjailija MakeUseOfissa. Kun hän ei seuraa Rickiä ja Mortyä tai hänen suosikkiurheilijoukkueitaan, Calvin kirjoittaa startup-yrityksistä, blockchainista, kyberturvallisuudesta ja muista tekniikan alueista.
tilaa uutiskirjeemme
Liity uutiskirjeeseemme, jossa on teknisiä vinkkejä, arvosteluja, ilmaisia e-kirjoja ja erikoistarjouksia!
Tilaa napsauttamalla tätä