FPGA so v bistvu programabilni čipi z aplikacijami v vseh vrstah specializiranega računalništva.
FPGA zagotavljajo prednosti različnim vrstam elektronske opreme. Od navigacije zrakoplovov do medicinskih ultrazvokov in iskalnikov podatkov se ljudje zanašajo na FPGA za razvoj in uporabo tehnologije, ki jo uporabljajo vsak dan.
Ta članek vsebuje informacije o tem, kaj je FPGA in za kaj se uporablja. Če vas te teme zanimajo, boste z veseljem prebirali ta članek.
Kaj je FPGA?
FPGA je kratica, ki pomeni Poljsko programljivo matriko vrat. Je polprevodniška naprava temelji na matrici nastavljivih logičnih blokov (CLB), pri čemer lahko velik večino električne funkcionalnosti v napravi spremeni inženir.
Sorodno: Naučite se, kako danes s temi ukazi programirati plošče Arduino
FPGA je opredeljena s svojo paleto medsebojno povezanih digitalnih podvezij, ki izvajajo skupne funkcije, hkrati pa ponujajo visoko stopnjo prilagodljivosti. FPGA spadajo v razred naprav, ki se imenujejo programabilna logika (ali programabilna strojna oprema). FPGA sam ne naredi ničesar; namesto tega je konfiguriran za poljubno digitalno vezje. Torej, kako deluje?
Kako deluje FPGA?
Razumevanje delovanja FPGA je enostavno. Vključuje nalaganje konfiguracije v FPGA, ki se nato začne obnašati kot katero koli vezje, ki ga potrebujete. Brez razburjenja, brez stresa. Svoje Konfiguracija na osnovi RAM-a pomeni, da ga je mogoče neomejeno velikokrat prekonfigurirati.
Vrste FPGA
Obstajata dva glavna načina razvrščanja FPGA: po notranji razporeditvi blokov ali po vrsti programske tehnologije. FPGA spadajo v eno od treh kategorij, ko gre za njihovo ureditev:
- Simetrična polja: Ta razporeditev je sestavljena iz vrstic in stolpcev povezanih logičnih blokov, obdanih z vhodno / izhodnimi bloki.
- Vrstna arhitektura: Ta ureditev izmenjuje vrstice logičnih blokov in programabilne vire medsebojnega povezovanja z vhodno / izhodnimi bloki vzdolž robov.
- Hierarhični PLD-ji (programabilne logične naprave): Ti imajo bolj zapleteno postavitev. Najvišjo stopnjo sestavljajo logični bloki in medsebojne povezave. Logični bloki vsebujejo logične module, ki imajo kombinacijske in zaporedne funkcionalne elemente.
Pogoste uporabe FGPA
Obstaja nešteto uporab FPGA, ki pokrivajo široko paleto področij. Primeri uporabe vključujejo:
- Obdelava videa in slik.
- Vojaške aplikacije.
- Programsko določen radio.
- Medicinsko slikanje.
- Žične in brezžične komunikacije.
- Integracija več preprostih programabilnih logičnih naprav.
- Prepoznavanje glasu.
- Kriptografija.
- Digitalna obdelava signala.
- ASIC izdelava prototipov.
- Krmilniki naprav.
- Sistemi za posnemanje računalniške strojne opreme.
- Bioinformatika.
- Visoko zmogljivo računalništvo.
- Letalski in vesoljski sektor
- ASIC izdelava prototipov.
- Avtomobilizem.
- Oddaja zabavne elektronike.
- Podatkovni center medicinski.
- Znanstveni in industrijski instrumenti.
Prednosti uporabe FPGA
FPGA ponuja številne prednosti pred običajnimi izvedbami.
| Prednosti | Podrobnosti |
|---|---|
| Integracija | Več funkcij znotraj današnjih FPGA-jev (ki vključujejo vgrajene procesorje, oddajnike I / O pri 28 Gbps ali več, RAM-bloke, DSP motorje), manj naprav je na vezju. To poveča zanesljivost z zmanjšanjem števila napak v napravi. |
| Prilagodljivost | Funkcionalnost FPGA se lahko spremeni ob vsakem vklopu naprave. To pomeni, da lahko inženir oblikovanja preprosto spremeni novo konfiguracijsko datoteko v napravo in jo preizkusi. |
| Pospešek | FPGA se na trg pripeljejo hitreje, ker se prodajajo "s police". Zaradi prilagodljivosti FPGA lahko proizvajalci originalne opreme pošljejo sisteme takoj, ko se izkaže, da zasnova deluje in je preizkušena. |
| Dolgoročna razpoložljivost | Uporaba FPGA-jev vam daje neodvisnost od proizvajalcev komponent, ker funkcionalnost ni v samem modulu, temveč v njegovi konfiguraciji. To programiranje je mogoče izvesti na način, ki ne zahteva nobenih prilagoditev na različnih FPGA |
Razlike med FPGA in ASIC
ASIC (Application Specific Integrated Circuits) in FPGA imajo različne predloge vrednosti. Kar ločuje FPGA od ASIC je dejstvo, da je FPGA mogoče preprogramirati v želeno aplikacijo oz zahteve po funkcionalnosti po izdelavi, medtem ko je ASIC izdelan po meri za posebno zasnovo naloge. Te spremembe pri ponovnem programiranju se lahko pojavijo med postopkom sestavljanja tiskanega vezja (PCB) ali celo potem, ko je bila oprema odposlana strankam.
Čeprav obstajajo enkratno programabilni (OTP) FPGA, obstajajo prevladujoči in najpogostejši tipi RAM-a, zaradi česar jih je mogoče ponovno programirati, saj se dizajn še naprej razvija.
Poleg tega se FPGA prodajajo na prodaj, za razliko od ASIC-ov, ki zahtevajo proizvodne cikle, ki na koncu trajajo več mesecev.
Zmogljivost in vsestranskost FPGA
FPGA ponuja vrhunsko raven zmogljivosti in vsestranskosti, zaradi česar postanejo tehnologija za ljudi in organizacije, ki želijo optimizirati čipe ali spremeniti čipe glede na njihovo delovno obremenitev.
Odličen primer naraščajočega pomena FPGA je mogoče najti na področju umetne inteligence. Ker se umetna inteligenca še naprej uveljavlja, je pomemben tudi FPGA. V nekaterih primerih FGPA presegajo grafične procesorje (enote za grafično obdelavo) pri analiziranju ogromnih količin podatkov za strojno učenje.
Za rudarstvo Bitcoina potrebujete posebno strojno opremo. Vnesite ASIC.
Preberite Naprej
- Pojasnjena tehnologija
- Strojna oprema
Calvin je pisatelj pri MakeUseOf. Kadar ne gleda Ricka in Mortyja ali njegovih najljubših športnih ekip, Calvin piše o startupih, blockchainu, kibernetski varnosti in drugih področjih tehnologije.
Naročite se na naše novice
Pridružite se našemu glasilu za tehnične nasvete, preglede, brezplačne e-knjige in ekskluzivne ponudbe!
Kliknite tukaj, da se naročite