LFE5U-25F-6BG256C – Нэгдсэн хэлхээ, суулгагдсан, FPGA (талбайд програмчлагдах хаалганы массив)

FPGA

Танилцуулах:
Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) нь дижитал хэлхээний дизайны дэвшилтэт технологи болж гарч ирсэн.Эдгээр програмчлагдах нэгдсэн хэлхээнүүд нь дизайнеруудад урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй уян хатан байдал, тохируулах чадварыг өгдөг.Энэ нийтлэлд бид FPGA-ийн ертөнцийг судалж, тэдгээрийн бүтэц, ашиг тус, хэрэглээг судлах болно.FPGA-ийн чадавхи, чадавхийг ойлгосноор бид дижитал хэлхээний дизайны салбарт хэрхэн хувьсгал хийснийг ойлгож чадна.

Бүтэц ба функц:
FPGA нь програмчлагдах логик блокууд, харилцан холболтууд, оролт/гаралтын (I/O) блокуудаас бүрдсэн дахин тохируулах боломжтой дижитал хэлхээнүүд юм.Эдгээр блокуудыг VHDL эсвэл Verilog гэх мэт техник хангамжийн тайлбар хэл (HDL) ашиглан програмчлах боломжтой бөгөөд энэ нь дизайнерт хэлхээний функцийг тодорхойлох боломжийг олгодог.Логик блок доторх хайлтын хүснэгтийг (LUT) програмчлах замаар логик блокуудыг арифметик тооцоолол эсвэл логик функц зэрэг янз бүрийн үйлдлүүдийг гүйцэтгэхээр тохируулж болно.Харилцан холболтууд нь янз бүрийн логик блокуудыг холбосон зам болж, тэдгээрийн хоорондын харилцааг хөнгөвчилдөг.I/O модуль нь гадаад төхөөрөмжүүдийн FPGA-тай харилцах интерфейсээр хангадаг.Энэхүү дасан зохицох чадвартай бүтэц нь дизайнеруудад хялбархан өөрчлөх эсвэл дахин програмчлах боломжтой нарийн төвөгтэй дижитал хэлхээг бий болгох боломжийг олгодог.

FPGA-ийн давуу талууд:
FPGA-ийн гол давуу тал нь уян хатан чанар юм.Тодорхой функцүүдэд зориулж холбогдсон програмын тусгай нэгдсэн хэлхээнээс (ASIC) ялгаатай нь FPGA-г шаардлагатай бол дахин тохируулах боломжтой.Энэ нь дизайнеруудад захиалгат ASIC үүсгэх зардалгүйгээр хэлхээг хурдан загварчлах, турших, өөрчлөх боломжийг олгодог.FPGA нь нарийн төвөгтэй электрон системийг зах зээлд гаргах хугацааг багасгаж, богино хугацааны хөгжлийн мөчлөгийг санал болгодог.Нэмж дурдахад, FPGA-ууд нь маш параллель шинж чанартай тул хиймэл оюун ухаан, өгөгдлийг шифрлэх, бодит цагийн дохио боловсруулах зэрэг тооцоолол их шаарддаг хэрэглээнд тохиромжтой.Нэмж дурдахад, FPGA нь ерөнхий зориулалтын процессоруудаас илүү эрчим хүчний хэмнэлттэй байдаг, учир нь тэдгээрийг хүссэн үйл ажиллагаандаа нарийн тохируулж, шаардлагагүй эрчим хүчний зарцуулалтыг багасгаж чаддаг.

Төрөл бүрийн салбар дахь хэрэглээ:
Олон талт байдлаас шалтгаалан FPGA-ийг янз бүрийн салбарт ашигладаг.Харилцаа холбооны салбарт FPGA нь өндөр хурдны өгөгдлийг боловсруулах, мэдээллийн аюулгүй байдлыг сайжруулах, програм хангамжаар тодорхойлсон сүлжээг дэмжих зорилгоор үндсэн станцууд болон сүлжээний чиглүүлэгчид ашиглагддаг.Автомашины системд FPGA нь мөргөлдөөнөөс зайлсхийх, дасан зохицох аялалын удирдлага зэрэг жолоочийн туслах нэмэлт функцуудыг идэвхжүүлдэг.Эдгээрийг мөн эмнэлгийн тоног төхөөрөмжид бодит цагийн зураг боловсруулах, оношлох, өвчтөнийг хянахад ашигладаг.Нэмж дурдахад, FPGA нь сансар огторгуй, батлан ​​​​хамгаалах, радарын систем, авионик, аюулгүй харилцаа холбоо зэрэгт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.Түүний дасан зохицох чадвар, гайхалтай гүйцэтгэлийн шинж чанарууд нь FPGA-ийг янз бүрийн салбарт хамгийн сүүлийн үеийн технологийн чухал хэсэг болгодог.

Бэрхшээл ба ирээдүйн чиг хандлага:
Хэдийгээр FPGA нь олон давуу талтай ч гэсэн өөр өөрийн гэсэн сорилтуудыг бий болгодог.FPGA дизайны үйл явц нь нарийн төвөгтэй байж болох бөгөөд техник хангамжийн тайлбар хэл болон FPGA архитектурын мэдлэг, туршлага шаарддаг.Нэмж дурдахад, FPGA нь ижил ажлыг гүйцэтгэхдээ ASIC-ээс илүү их хүч зарцуулдаг.Гэсэн хэдий ч судалгаа, хөгжүүлэлт нь эдгээр сорилтыг шийдэж байна.FPGA дизайныг хялбарчлах, эрчим хүчний хэрэглээг багасгах шинэ хэрэгсэл, арга зүйг боловсруулж байна.Технологи хөгжихийн хэрээр FPGA нь илүү хүчирхэг, эрчим хүчний хэмнэлттэй болж, илүү өргөн хүрээний загвар зохион бүтээгчдийн хүртээл болох төлөвтэй байна.

Дүгнэж хэлэхэд:
Талбайн программчлагдах хаалганы массивууд нь дижитал хэлхээний дизайны талбарыг өөрчилсөн.Тэдний уян хатан байдал, дахин тохируулах, олон талт байдал нь тэдгээрийг янз бүрийн салбарт зайлшгүй шаардлагатай болгодог.Харилцаа холбооноос эхлээд автомашин, сансар огторгуй хүртэл FPGA нь дэвшилтэт ажиллагаа, дээд зэргийн гүйцэтгэлийг бий болгодог.Хэдийгээр сорилт бэрхшээлүүд байгаа хэдий ч тасралтгүй ахиц дэвшил нь тэдгээрийг даван туулж, эдгээр гайхалтай төхөөрөмжүүдийн чадавхи, хэрэглээг улам сайжруулах болно гэж амлаж байна.Нарийн төвөгтэй, захиалгат цахим системийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж байгаа тул FPGA нь дижитал хэлхээний дизайны ирээдүйг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэх нь дамжиггүй.