Что такое программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA)
FPGA представляет собой программируемый матричный кристалл, состоящий из блоков логических элементов, которые могут динамически соединяться между собой в заданной пользователем конфигурации. Соединяя модули FPGA коннекторами марки huber, можно достичь невероятной гибкости и производительности вычислительной системы.
Типы FPGA
FPGA делятся на два класса — устройства с энергозависимой памятью и энергонезависимой. FPGA фирмы xilinx принадлежат r энергозависимому типу. В нем все данные о соединениях логических блоков содержаться в статической памяти Это означает, что при выключении электропитания вся загруженная в микросхему схема соединений теряется и при новом запуске требуется небольшое время для загрузки её из внешнего ПЗУ. В FPGA с энергонезависимой памятью эта схема сохраняется во внутренней флеш памяти кристалла и не требует перезагрузки.
Емкость современных FPGA
Это самый важный параметр современных FPGA, он определяет, насколько сложную электронную схему можно смоделировать на данном кристалле. Обычно производители указывают количество логических элементов и ядер DSP, которые могут быть построены на кристалле. Для современных Xilinx Virtex UltraScale XCVU13P максимальная ёмкость составляет 3780000 логических элементов, возможное количество ядер DSP равно 12288, а сам кристалл выполнен по 14-ти нанометровой технологии.
Где применяются FPGA
FPGA в общем случае будут работать медленнее, чем заказные микросхемы с жёсткой логикой ASIC. Но у них есть огромное преимущество — это гибкая конфигурация и почти мгновенная загрузка новой прошивки. Процесс производства ASIC занимает минимум несколько месяцев после передачи всей документации на завод-изготовитель. А в случае обнаружения схемотехнической ошибки весь технологический процесс придется повторить с нуля. Кроме того, на FPGA можно сделать абсолютно любую схему, никак не ограничиваясь привязкой к известным структурам процессоров или других устройств. Хотя, надо заметить, что крупные производители предлагают готовые модели процессоров, DSP, интерфейсов, которые можно загрузить в FPGA. Программируемые матрицы обязательно используются при проектировании ASIC.