FPGA چیست؟
Field Programmable Gate Array یک نیمه‌هادی شامل ماتریسی از بلوک‌های منطق قابل پیکربندی (CLB) هستش که از طریق اتصالات قابل برنامه‌ریزی به یکدیگر متصل شده‌اند. در این مقاله به بررسی ۱۰ کاربرد مهم FPGAها میپردازیم پس با کارجویا همراه باشید.
موضوعات مورد بررسی در این مقاله :
- FPGA چیست؟
- کاربردهای FPGA چیست؟
- تفاوت ASIC با FPGA چیست؟
- جمع بندی
می توانید مقالات دیگر را نیز در سایت کارجویا در ارتباط با مهندسی برق مشاهده بفرمایید.
—————————
FPGA چیست؟
Field Programmable Gate Array توسط نیمه‌هادیهای شامل یک ماتریس از بلوک‌های منطق قابل پیکربندی (CLB) ساخته می شود و از طریق اتصالات قابل برنامه‌ریزی به یکدیگر متصل شده‌اند. FPGAها میتونن براساس نیازها و عملکرد مورد نظر مجددا برنامه ریزی بشن. این ویژگی FPGAها باعث تمایزشون از مدارهای مجتمع برنامه‌ریزی خاص (Application Specific Integrated Circuit یا به اختصار ASIC) که برای وظایف طراحیِ خاص به کار میرن، میشه. اگرچه FPGAهایی با قابلیت فقط یکبار برنامه ریزی (One Time Programmable یا به اختصارOTP) هم وجود داره ولی نوع رایج آن‌ها بر پایه فناوری SRAM هستشکه امکان برنامه‌ریزی مجدد در حین انجام طراحی رو فراهم می‌کنه.
کاربردهای FPGA چیست؟
با توجه به داشتن قابلیت برنامه‌ریزی مجدد، FPGAها مناسب برای بسیاری از بازارها هستند. به عنوان رهبر صنعت، AMD راه‌حل‌های جامعی شامل دستگاه‌های FPGA، نرم‌افزارهای پیشرفته و هسته‌های IP قابل پیکربندی و آماده‌بکار برای بازارها و کاربردهایی مانند موارد زیر ارائه می‌دهد که این کاربرد ها به شرح زیر است:
فضای هوایی و دفاعی: FPGAهای مقاوم در برابر تشعشع همراه با مالکیت فکری برای پردازش تصویر، تولید موج و بازبینی جزئی برای SDRها.
پروتوتایپ ASIC: پروتوتایپ ASIC با استفاده از FPGAها، امکان مدل‌سازی سریع و دقیق سیستم‌های SoC و تأیید نرم‌افزارهای تعبیه شده را فراهم می‌کند.
خودروسازی و امنیت: در زمینه خودرو سازی راه‌حل‌ها و سیلیکون‌های خودرویی و IP برای سیستم‌های مبتنی بر گیت و کمک راننده، راحتی، امکانات و سرگرمی درون خودرو بیاموزید که چگونه FPGAهای AMD سیستم‌های خودرویی را ممکن می‌سازند. همچنین AMD راه‌حل‌هایی را ارائه می‌دهد که به نیازهای در حال تحول برنامه‌های امنیتی، از کنترل دسترسی تا سیستم‌های نظارتی و ایمنی، پاسخ می‌دهد.
پخش و AV حرفه‌ای: AV حرفه ای یا (professional audio/visual) با استفاده از پلتفرم‌ها و راه‌حل‌های طراحی هدفمند پخش، به سرعت به تغییرات نیازها پاسخ دهید و دوره عمر محصول را بیشتر کنید و راه‌حل‌هایی برای سیستم‌های پخش حرفه‌ای با کیفیت بالا ارائه دهید.
لوازم الکترونیکی مصرفی: راه‌حل‌های هزینه‌مندی که امکان برنامه‌های کاربردی مصرفی نسل بعدی، مانند گوشی‌های همراه همگرا، نمایشگرهای صفحه‌ای دیجیتال، وسایل اطلاعاتی خانگی و جعبه‌های استریو خانگی را فراهم می‌کنند.
مرکز داده: برای سرورها، شبکه‌ها و برنامه‌های ذخیره‌سازی با پهنای باند بالا و تأخیر پایین طراحی شده‌اند تا ارزش بیشتری را در پیاده‌سازی‌های ابری به ارمغان آورند.
محاسبات با عملکرد بالا و ذخیره‌سازی داده: راه‌حل‌هایی برای ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS)، شبکه منطقه‌ای ذخیره‌سازی (SAN)، سرورها و وسایل ذخیره‌سازی.
صنعتی و پزشکی: FPGAها و پلتفرم‌های طراحی هدفمند AMD برای برنامه‌های متنوعی مانند تصویربرداری و نظارت صنعتی، اتوماسیون صنعتی و تجهیزات تصویربرداری پزشکی امکانات بالاتری از لحاظ انعطاف‌پذیری، زمان به بازار رسیدن سریع‌تر و کاهش هزینه‌های کلی مهندسی بدون تکرار (NRE) را فراهم می‌کنند. همچنین در زمینه پزشکی برای برنامه‌های تشخیصی، نظارت و درمانی، خانواده FPGA Virtex و FPGA Spartan می‌توانند برای تأمین نیازهای مختلف پردازش، نمایش و رابط I/O استفاده شوند.
پردازش تصویر و ویدئو: FPGAها و پلتفرم‌های طراحی هدفمند AMD امکانات بالاتری از لحاظ انعطاف‌پذیری، زمان به بازار رسیدن سریع‌تر و کاهش هزینه‌های کلی مهندسی بدون تکرار (NRE) را برای برنامه‌های ویدئو و تصویربرداری متنوع فراهم می‌کنند.
ارتباطات سیمی و بی سیم : در ارتباطات متکی بر سیم، راه‌حل‌هایی جامع برای پردازش بسته‌های خطی سیستم‌های شبکه قابل برنامه‌ریزی، Framer/MAC، صفحه‌های پشتیبان سریال و موارد دیگر. همچنین در ارتباط بدون سیم نیز راه‌حل‌های RF، باند پایه، اتصال، حمل و نقل و شبکه برای تجهیزات بی‌سیم، با پشتیبانی از استانداردهایی مانند WCDMA، HSDPA، WiMAX و سایر استانداردها.
تفاوت ASIC با FPGA چیست؟
ASIC و FPGA دارای ارزش‌ها ویژه‌ای هستند که قبل از انتخاب هر کدام باید به دقت ارزیابی شوند. اطلاعات فراوانی وجود داره که دو تکنولوژی رو باهم مقایسه می‌کنه. در گذشته، FPGAها برای طراحی‌های با سرعت/پیچیدگی/حجم کمتر انتخاب می‌شدند، اما FPGAهای امروزی به راحتی میتونن تا ۵۰۰ مگاهرتز رو برای عملکرد مناسب فراهم کنن. با افزایش چگالی منطقی بی‌سابقه و تعدادی از ویژگی‌های دیگر مانند پردازنده‌های تعبیه شده، بلوک‌های DSP (Digital Signal Processing)، ساعت‌دهی و ارتباط سریع با قیمت‌های هر چه کمتر، FPGAها برای تقریبا هر نوع طراحی، یک پیشنهاد جذاب هستند.
جمع بندی
خب امروز بررسی کردیم که FPGA چیست و این محصول مهم شرکت xilinx که دارای ورژن های خیلی مختلفی هم هست چه کاربردها و کارایی هایی داره. امیدوارم از این مطلب نهایت استفاده رو کرده باشید و واستون مفید واقع شده باشه و همچنان با کارجویا همراه باشید.
