Wat is een FPGA?

Een field-programmable gate array (FPGA) is een computerlogica-chip die niet door de fabrikant is bedraad. Dit betekent dat het na aankoop kan worden geprogrammeerd. Er zijn duizenden opties voor aanpassing beschikbaar op een typische FPGA. Deze programmeerbare entiteiten zijn de poorten, ook bekend als logische blokken of opzoektabelbestanden (LUT).

Omdat het aantal logische blokken op een FPGA te groot is om handmatig te worden gemaakt, worden ze gegenereerd via een softwareprogramma. Programmeurs kunnen vervolgens kiezen uit verschillende categorieën om ze aan te passen voor een bepaald systeem. Ze kunnen hun eigen programma's gebruiken om met het programma op de FPGA-chip te communiceren en de wijzigingen aan te brengen.

Bij het programmeren van een FPGA kunnen verschillende onderling verbonden elementen worden gebruikt om logische blokken te configureren indien nodig. De inhoud van LUT's varieert, afhankelijk van de manier waarop ze zijn geprogrammeerd. Sommigen voeren enkele functies uit, terwijl anderen in staat zijn tot een meer complexe reeks taken. Sommige FPGA's kunnen ook zowel analoge als digitale elementen bevatten. Deze chips hebben vaak ook de mogelijkheid om deze elementen samen te laten werken.

De LUT's zijn verbonden door een netwerk van draden. Afhankelijk van de vereiste functie kunnen de draden door de bestanden lopen in een rechte lijn, of een complexer netwerk van diagonale verbindingen. Een LUT kan via meerdere draadverbindingen op verschillende andere bestanden worden aangesloten. De bestanden kunnen ook worden verbonden door een reeks draden die carry of speciale routeketens worden genoemd en die helpen alleen bepaalde soorten informatie te verplaatsen, zodat deze sneller kunnen worden verwerkt.

Om een ​​logische functie met een FPGA te programmeren, moet deze eerst in tekst- of visuele bestanden worden beschreven. Vervolgens wordt de informatie gedownload in de software die bij de FPGA wordt geleverd. Zodra dat proces is voltooid, is de functie meestal operationeel.

Hoewel een FPGA duurder is dan een hardwired logic chip, kan het helpen om bronnen te besparen, omdat gebruikers kunnen programmeren om aan hun specifieke vereisten te voldoen. Dit kan de behoefte aan extra werk en de extra tijd die nodig is om een ​​chip op maat te maken verminderen. Een programmeerbare chip kan ook gemakkelijker te gebruiken zijn, omdat de gebruikersfuncties, zoals menu's, kunnen worden aangepast.

Veldprogrammeerbare gate-array-circuits zijn een alternatief voor de applicatiespecifieke geïntegreerde schakeling (ASIC). Deze circuits zijn bedraad voordat ze de fabriek verlaten. Het zijn componenten op bordniveau, in tegenstelling tot de veld-programmeerbare poortniveau-elementen.