Che cos'è l'FPGA e a cosa serve?

Gli FPGA offrono vantaggi a diversi tipi di apparecchiature elettroniche. Dalla navigazione aerea agli ultrasuoni medici e ai motori di ricerca dei dati, le persone si affidano agli FPGA per lo sviluppo e l'uso della tecnologia che usano quotidianamente.

Questo articolo fornisce informazioni su cos'è l'FPGA e per cosa viene utilizzato. Se sei interessato a questi argomenti, ti divertirai a leggere questo articolo.

Che cos'è l'FPGA?

FPGA è un acronimo che sta per Array di porte programmabili sul campo. È un dispositivo a semiconduttore basato su una matrice di blocchi logici configurabili (CLB) per cui la maggior parte delle funzionalità elettriche all'interno del dispositivo può essere modificata dal progettista.

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FPGA è definito dalla sua serie di sottocircuiti digitali interconnessi che implementano funzioni comuni offrendo allo stesso tempo elevati livelli di flessibilità. Gli FPGA appartengono a una classe di dispositivi indicati come logica programmabile (o hardware programmabile). FPGA non fa nulla da solo; piuttosto è configurato per essere qualsiasi circuito digitale richiesto. Quindi, come funziona?

Come funziona un FPGA?

Capire come funziona un FPGA è semplice. Implica il caricamento di una configurazione nell'FPGA che inizia a comportarsi come qualsiasi circuito richiesto. Nessuna confusione, nessuno stress. Suo Configurazione basata su RAM significa che può essere riconfigurato un numero illimitato di volte.

Tipi di FPGA

Esistono due modi principali per classificare gli FPGA: per la disposizione interna dei blocchi o per il tipo di tecnologia di programmazione. Gli FPGA rientrano in una delle tre categorie quando si tratta della loro disposizione:

1. Array simmetrici: questa disposizione è costituita da righe e colonne di blocchi logici collegati, circondati da blocchi di ingresso/uscita.
2. Architettura basata su righe: questa disposizione alterna righe di blocchi logici e risorse di interconnessione programmabili, con blocchi di input/output lungo i bordi.
3. PLD gerarchici (dispositivi logici programmabili): hanno un layout più complesso. Il livello superiore è costituito da blocchi logici e interconnessioni. I blocchi logici contengono moduli logici, che hanno elementi funzionali combinatori e sequenziali.

Usi comuni di FGPA

Ci sono una miriade di usi per FPGA che coprono una vasta gamma di aree. I casi d'uso includono:

1. Elaborazione video e immagini.
2. Applicazioni militari.
3. Radio definita dal software.
4. Imaging medico.
5. Comunicazioni cablate e wireless.
6. Integrazione di più dispositivi logici programmabili semplici.
7. Riconoscimento vocale.
8. Crittografia.
9. Elaborazione del segnale digitale.
10. Prototipazione ASIC.
11. Controllori del dispositivo.
12. Sistemi di emulazione hardware per computer.
13. Bioinformatica.
14. Elaborazione ad alte prestazioni.
15. Aerospazio e difesa.
16. Prototipazione ASIC.
17. Settore automobilistico.
18. Trasmissione elettronica di consumo.
19. Centro dati medico.
20. Strumenti scientifici e industriali.

Vantaggi dell'utilizzo di FPGA

FPGA offre molti vantaggi rispetto alle implementazioni convenzionali.

Le differenze tra FPGA e ASIC

ASIC (Application Specific Integrated Circuits) e FPGA hanno diverse proposte di valore. Ciò che distingue gli FPGA dagli ASIC è il fatto che l'FPGA può essere riprogrammato per l'applicazione desiderata o requisiti di funzionalità dopo la produzione mentre ASIC è prodotto su misura per un design specifico specific compiti. Queste modifiche alla riprogrammazione possono verificarsi durante il processo di assemblaggio del PCB (Printed Circuit Board) o anche dopo che l'apparecchiatura è stata spedita ai clienti.

Sebbene esistano FPGA programmabili una tantum (OTP), i tipi dominanti e più comuni sono basati su RAM, il che li rende riprogrammabili man mano che il design continua ad evolversi.

Inoltre, gli FPGA sono venduti immediatamente, a differenza degli ASIC che richiedono cicli di produzione che richiedono diversi mesi.

Prestazioni e versatilità di FPGA

FPGA offre livelli superiori di prestazioni e versatilità che li rendono la tecnologia ideale per le persone e le organizzazioni che desiderano ottimizzare i chip o apportare modifiche ai chip per il proprio carico di lavoro.

Un ottimo esempio della crescente importanza degli FPGA può essere trovato nel campo dell'intelligenza artificiale. Man mano che l'intelligenza artificiale continua ad acquisire rilevanza, aumenta anche l'importanza degli FPGA. In certi casi, Gli FGPA superano le GPU (Graphical Processing Unit) nell'analisi di enormi quantità di dati per l'apprendimento automatico.

Calvin Ebun-Amu (40 articoli pubblicati)

Calvin è uno scrittore di MakeUseOf. Quando non guarda Rick e Morty o le sue squadre sportive preferite, Calvin scrive di startup, blockchain, sicurezza informatica e altri regni della tecnologia.

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