FPGA būtībā ir programmējamas mikroshēmas, ar lietojumprogrammām visu veidu specializētajā skaitļošanā.
FPGA sniedz priekšrocības dažāda veida elektroniskām iekārtām. Sākot ar lidmašīnu navigāciju, beidzot ar medicīniskām ultraskaņām un datu meklētājprogrammām, cilvēki paļaujas uz FPGA, lai izstrādātu un izmantotu ikdienā izmantoto tehnoloģiju.
Šajā rakstā ir sniegta informācija par to, kas ir FPGA un kam tas tiek izmantots. Ja jūs interesē šīs tēmas, jums patiks lasīt šo rakstu.
Kas ir FPGA?
FPGA ir saīsinājums, kas apzīmē Laukā programmējams vārtu masīvs. Tas ir pusvadītāju ierīce balstoties uz konfigurējamu loģisko bloku (CLB) matricu, kur dizaina inženieris var mainīt lielāko daļu ierīces iekšējās elektriskās funkcionalitātes.
Saistīts: Uzziniet, kā šodien programmēt Arduino dēļus, izmantojot šīs komandas
FPGA definē tā savstarpēji savienoto digitālo apakšshēmu klāsts, kas īsteno kopīgas funkcijas, vienlaikus piedāvājot arī augstu elastību. FPGA pieder ierīču klasei, ko sauc par programmējamu loģiku (vai programmējamu aparatūru). FPGA neko nedara pati; drīzāk tas ir konfigurēts kā jebkura vajadzīgā digitālā shēma. Tātad, kā tas darbojas?
Kā darbojas FPGA?
Izpratne par FPGA darbību ir vienkārša. Tas ietver konfigurācijas ielādi FPGA, kas pēc tam sāk izturēties kā jebkura nepieciešama ķēde. Nav satraukuma, stresa. Tā Uz RAM balstīta konfigurācija nozīmē, ka to var pārkonfigurēt neierobežotu reižu skaitu.
FPGA veidi
Ir divi galvenie FPGA klasifikācijas veidi: pēc to iekšējā bloku izvietojuma vai pēc programmēšanas tehnoloģijas veida. FPGA ietilpst vienā no trim kategorijām, kad runa ir par to izvietojumu:
- Simetriski bloki: šo izkārtojumu veido savienotu loģisko bloku rindas un kolonnas, ko ieskauj ievades / izvades bloki.
- Rindu arhitektūra: Šis izkārtojums maina loģisko bloku un programmējamo savstarpējo savienojumu resursu rindas ar ieejas / izejas blokiem gar malām.
- Hierarhiskas PLD (programmējamas loģiskās ierīces): tām ir sarežģītāks izkārtojums. Augstāko līmeni veido loģiskie bloki un savstarpējie savienojumi. Loģiskie bloki satur loģiskos moduļus, kuriem ir kombinatoriski un secīgi funkcionāli elementi.
FGPA izplatītākie lietojumi
Ir neskaitāmi FPGA izmantošanas veidi, kas aptver plašu jomu klāstu. Lietošanas gadījumi ietver:
- Video un attēlu apstrāde.
- Militāri pieteikumi.
- Programmatūras definēts radio.
- Medicīniskā attēlveidošana.
- Vadu un bezvadu sakari.
- Vairāku vienkāršu programmējamu loģisko ierīču integrācija.
- Balss atpazīšana.
- Kriptogrāfija.
- Digitālā signāla apstrāde.
- ASIC prototipu veidošana.
- Ierīču kontrolieri.
- Datoru aparatūras atdarināšanas sistēmas.
- Bioinformātika.
- Augstas veiktspējas skaitļošana.
- Aviācija un aizsardzība.
- ASIC prototipu veidošana.
- Automobiļi.
- Patēriņa elektronikas apraide.
- Datu centra medicīniskā.
- Zinātniskie un rūpnieciskie instrumenti.
FPGA izmantošanas priekšrocības
FPGA piedāvā daudzas priekšrocības salīdzinājumā ar parastajiem ieviešanas veidiem.
| Ieguvumi | Sīkāka informācija |
|---|---|
| Integrācija | Jo vairāk funkciju mūsdienās FPGA (kas ietver automātiskos procesorus, uztvērēju I / O ar ātrumu 28 Gbps vai vairāk, RAM blokus, DSP dzinējus), jo mazāk ierīču uz shēmas plates. Tas palielina uzticamību, samazinot ierīču kļūmju skaitu. |
| Elastīgums | FPGA funkcionalitāte var mainīties, katru reizi ieslēdzot ierīci. Tas nozīmē, ka, ja dizaina inženieris vēlas veikt izmaiņas, viņš ierīcē var vienkārši lejupielādēt jaunu konfigurācijas failu un izmēģināt izmaiņas. |
| Paātrinājums | FPGA tirgū tiek nogādāti ātrāk, jo tie tiek pārdoti “ārpus plaukta”. Pateicoties FPGA elastībai, oriģinālo iekārtu ražotāji var piegādāt sistēmas, tiklīdz ir pierādīts, ka dizains darbojas un ir pārbaudīts. |
| Ilgtermiņa pieejamība | FPGA izmantošana dod jums neatkarību no komponentu ražotājiem, jo funkcionalitāte nav pašā modulī, bet gan tā konfigurācijā. Šo programmēšanu var veikt tādā veidā, kas neprasa nekādas korekcijas dažādās FPGA |
Atšķirības starp FPGA un ASIC
ASIC (Application Specific Integrated Circuits) un FPGA ir atšķirīgi vērtību piedāvājumi. Kas atšķir FPGA no ASIC, ir fakts, ka FPGA var pārprogrammēt uz vēlamo lietojumprogrammu vai funkcionalitātes prasības pēc izgatavošanas, turpretī ASIC ir izgatavots pēc pasūtījuma īpašam dizainam uzdevumi. Šīs pārprogrammēšanas izmaiņas var notikt PCB (Printed Circuit Board) montāžas procesā vai pat pēc tam, kad aprīkojums ir nosūtīts klientiem.
Lai gan pastāv vienreizēji programmējami (OTP) FPGA, dominējošie un visbiežāk sastopamie veidi ir balstīti uz RAM, kas padara tos pārprogrammējamus, kad dizains turpina attīstīties.
Turklāt FPGA tiek pārdoti ārpus plaukta, atšķirībā no ASIC, kuriem nepieciešami ražošanas cikli, kas galu galā aizņem vairākus mēnešus.
FPGA veiktspēja un daudzpusība
FPGA piedāvā izcilu veiktspējas un daudzpusības līmeni, kas padara tos par pārejas tehnoloģiju cilvēkiem un organizācijām, kuri vēlas optimizēt mikroshēmas vai veikt izmaiņas mikroshēmās atbilstoši viņu darba slodzei.
Lielisks FPGA pieaugošās nozīmes piemērs ir atrodams mākslīgā intelekta jomā. Tā kā mākslīgais intelekts turpina iegūt nozīmi, ir palielinājusies arī FPGA nozīme. Dažos gadījumos FGPA pārspēj GPU (grafiskās apstrādes vienības), analizējot milzīgu datu daudzumu mašīnmācībai.
Jums ir nepieciešama specializēta aparatūra, lai iegūtu Bitcoin. Ievadiet ASIC.
Lasiet Tālāk
- Tehnoloģija izskaidrota
- Aparatūra
Kalvins ir MakeUseOf rakstnieks. Kad viņš neskatās uz Riku un Mortiju vai viņa iecienītākajām sporta komandām, Kalvins raksta par jaunizveidotajiem uzņēmumiem, blokķēdi, kiberdrošību un citām tehnoloģiju jomām.
Abonējiet mūsu biļetenu
Pievienojieties mūsu informatīvajam izdevumam par tehniskiem padomiem, atsauksmēm, bezmaksas e-grāmatām un ekskluzīviem piedāvājumiem!
Noklikšķiniet šeit, lai abonētu