Wat is FPGA en waarvoor wordt het gebruikt?

FPGA's bieden voordelen voor verschillende soorten elektronische apparatuur. Van vliegtuignavigatie tot medische echografie en gegevenszoekmachines, mensen vertrouwen op FPGA's voor de ontwikkeling en het gebruik van technologie die ze dagelijks gebruiken.

Dit artikel geeft informatie over wat FPGA is en waarvoor het wordt gebruikt. Als u geïnteresseerd bent in deze onderwerpen, zult u dit artikel met plezier lezen.

Wat is FPGA?

FPGA is een acroniem dat staat voor In het veld programmeerbare poortarray. Het is een halfgeleider apparaat gebaseerd op een matrix van configureerbare logische blokken (CLB's) waarbij een groot deel van de elektrische functionaliteit in het apparaat door de ontwerpingenieur kan worden gewijzigd.

Verwant: Leer hoe u vandaag nog Arduino-boards kunt programmeren met deze opdrachten

FPGA wordt gedefinieerd door zijn reeks onderling verbonden digitale subcircuits die gemeenschappelijke functies implementeren en tegelijkertijd een hoge mate van flexibiliteit bieden. FPGA's behoren tot een klasse apparaten die programmeerbare logica (of programmeerbare hardware) wordt genoemd. FPGA doet niets op zichzelf; het is eerder geconfigureerd als elk vereist digitaal circuit. Dus, hoe werkt het?

Hoe werkt een FPGA?

Begrijpen hoe een FPGA werkt, is eenvoudig. Het omvat het laden van een configuratie in de FPGA die zich vervolgens begint te gedragen als elk circuit dat u nodig heeft. Geen gedoe, geen stress. Zijn RAM-gebaseerde configuratie betekent dat het een onbeperkt aantal keren opnieuw kan worden geconfigureerd.

Soorten FPGA

Er zijn twee manieren om FPGA's te classificeren: door hun interne rangschikking van blokken of door hun type programmeertechnologie. FPGA's vallen in een van de drie categorieën als het gaat om hun regeling:

1. Symmetrische arrays: deze opstelling bestaat uit rijen en kolommen van verbonden logische blokken, omgeven door invoer-/uitvoerblokken.
2. Op rijen gebaseerde architectuur: deze opstelling wisselt rijen met logische blokken en programmeerbare interconnectiebronnen af, met invoer-/uitvoerblokken langs de randen.
3. Hiërarchische PLD's (programmeerbare logische apparaten): deze hebben een complexere lay-out. Het hoogste niveau bestaat uit logische blokken en interconnects. De logische blokken bevatten logische modules, die combinatorische en sequentiële functionele elementen hebben.

Veelvoorkomend gebruik van FGPA

Er zijn talloze toepassingen voor FPGA die een groot aantal gebieden bestrijken. De use-cases omvatten:

1. Video- en beeldverwerking.
2. Militaire toepassingen.
3. Softwaregedefinieerde radio.
4. Medische beeldvorming.
5. Bekabelde en draadloze communicatie.
6. Integratie van meerdere eenvoudige programmeerbare logische apparaten.
7. Spraakherkenning.
8. cryptografie.
9. Digitale signaalverwerking.
10. ASIC-prototyping.
11. Apparaatcontrollers.
12. Computerhardware-emulatiesystemen.
13. Bio-informatica.
14. High-performance computergebruik.
15. Ruimtevaart en Defensie.
16. ASIC-prototyping.
17. Automobiel.
18. Consumentenelektronica uitzending.
19. Medisch datacenter.
20. Wetenschappelijke en industriële instrumenten.

Voordelen van het gebruik van FPGA

FPGA biedt veel voordelen ten opzichte van conventionele implementaties.

De verschillen tussen FPGA en ASIC

ASIC (Application Specific Integrated Circuits) en FPGA's hebben verschillende waardeproposities. Wat FPGA's onderscheidt van ASIC is het feit dat FPGA kan worden geherprogrammeerd naar een gewenste toepassing of functionaliteitsvereisten na productie, terwijl ASIC op maat wordt vervaardigd voor een specifiek ontwerp taken. Deze herprogrammeringswijzigingen kunnen optreden tijdens het assemblageproces van de PCB (Printed Circuit Board), of zelfs nadat de apparatuur naar de klanten is verzonden.

Hoewel er eenmalige programmeerbare (OTP) FPGA's bestaan, zijn de dominante en meest voorkomende typen RAM-gebaseerd, waardoor ze herprogrammeerbaar zijn naarmate het ontwerp blijft evolueren.

Bovendien worden FPGA's kant-en-klaar verkocht, in tegenstelling tot ASIC's die fabricagecycli vereisen die uiteindelijk enkele maanden in beslag nemen.

Prestaties en veelzijdigheid van FPGA

FPGA biedt superieure prestatieniveaus en veelzijdigheid, waardoor ze de go-to-technologie zijn voor mensen en organisaties die chips willen optimaliseren of chips willen wijzigen voor hun werklast.

Een mooi voorbeeld van het toenemende belang van FPGA's is te vinden op het gebied van kunstmatige intelligentie. Naarmate kunstmatige intelligentie steeds relevanter wordt, neemt ook het belang van FPGA's toe. In bepaalde gevallen, FGPA's presteren beter dan GPU's (Graphical Processing Units) bij het analyseren van enorme hoeveelheden gegevens voor machine learning.

Calvin Ebun-Amu (40 artikelen gepubliceerd)

Calvin is een schrijver bij MakeUseOf. Als hij niet naar Rick en Morty of zijn favoriete sportteams kijkt, schrijft Calvin over startups, blockchain, cyberbeveiliging en andere gebieden van technologie.

Meer van Calvin Ebun-Amu