الجمعية FPGA ثنائي الفينيل متعدد الكلور

ما هو FPGA?

FPGA (مصفوفة البوابة الميدانية القابلة للبرمجة) عبارة عن شريحة دائرة قابلة لإعادة التشكيل وبنية قابلة لإعادة تشكيل الأجهزة. تصميم FPGA ليس بحثًا بسيطًا عن الرقائق, ولكنه يستخدم بشكل أساسي وضع FPGA لتصميم المنتجات في الصناعات الأخرى. من خلال البرمجة, يمكن لمستخدمي FPGA تغيير سيناريو التطبيق الخاص بهم في أي وقت. يمكنه محاكاة العمليات المتوازية المختلفة لوحدة المعالجة المركزية, GPU والأجهزة الأخرى. من خلال ربط الواجهة عالي السرعة مع الأجهزة المستهدفة, يمكن لـ FPGA إكمال كفاءة التشغيل المنخفضة للأجهزة المستهدفة, وذلك لتحقيق التسارع على مستوى النظام.

يمكن لمصمم النظام توصيل الكتل المنطقية داخل FPGA من خلال اتصالات قابلة للتحرير حسب الحاجة, تمامًا كما يتم وضع لوحة الدائرة في شريحة إلكترونية. يمكن تغيير الكتلة المنطقية واتصال FPGA النهائي وفقًا للمصمم, حتى تتمكن FPGA من إكمال الوظائف المنطقية المطلوبة.

بشكل عام, FPGA أبطأ من ASIC (تطبيق شريحة متكاملة محددة), والتي لا تستطيع إكمال التصميم المعقد, ولكن استهلاك الطاقة منخفض. ولكن لديهم أيضا العديد من المزايا, مثل المنتجات النهائية السريعة, ويمكن تعديله لتصحيح الأخطاء في البرنامج وبتكلفة أقل. قد توفر الشركات المصنعة أيضًا FPGAs رخيصة الثمن ولكنها سيئة التحرير. لأن هذه الرقائق لديها قدرة ضعيفة على التحرير, تم الانتهاء من تطوير هذه التصاميم على FPGA العادي, ومن ثم يتم نقل التصميم إلى شريحة مشابهة لـ ASIC.

لماذا استخدام FPGA?

في الوقت الحاضر, قانون مور للمعالجات للأغراض العامة (وحدات المعالجة المركزية) هو في سنوات الشفق, بينما يتزايد حجم التعلم الآلي وخدمات الويب بشكل كبير. يستخدم الأشخاص أجهزة مخصصة لتسريع مهام الحوسبة الشائعة, لكن الصناعة سريعة التغير تتطلب إمكانية إعادة برمجة هذه الأجهزة المخصصة لأداء أنواع جديدة من مهام الحوسبة.

تم استخدام FPGA كبديل صغير للرقاقة الخاصة (أسيك) لسنوات عديدة. لكن, في السنوات الأخيرة, وقد تم نشره على نطاق واسع في مراكز بيانات Microsoft, بايدو وغيرها من الشركات لتوفير قوة حاسوبية قوية ومرونة كافية في نفس الوقت.

إذن لماذا FPGA بهذه السرعة؟? هذا يرجع إلى احباط أقرانهم.

تنتمي وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات إلى بنية فون نيومان, فك التعليمات وتنفيذها, والذاكرة المشتركة. FPGA عبارة عن بنية بدون تعليمات وذاكرة مشتركة, مما يجعل كفاءة استخدام الطاقة لشريحة FPGA أعلى بكثير من كفاءة وحدة المعالجة المركزية وحتى وحدة معالجة الرسومات.

في هيكل فنغ, منذ وحدة التنفيذ (مثل وحدة المعالجة المركزية الأساسية) يجوز تنفيذ أي تعليمات, يجب أن تكون هناك ذاكرة التعليمات, فك التشفير, وحدة حسابية للتعليمات المختلفة ومنطق معالجة قفزة الفرع. لأن منطق التحكم في تدفق التعليمات معقد, فمن المستحيل أن يكون هناك عدد كبير جدًا من تدفقات التعليمات المستقلة. لذلك, يستخدم GPU SIMD (تدفق تعليمات واحدة تدفق بيانات متعددة) للسماح لوحدات تنفيذ متعددة بمعالجة بيانات مختلفة بنفس الوتيرة, وتدعم وحدة المعالجة المركزية أيضًا تعليمات SIMD.

تم تحديد وظيفة كل وحدة منطقية في FPGA أثناء إعادة البرمجة (حرق), ولا توجد تعليمات مطلوبة.

إذا تم استخدام GPU للتسريع, من أجل الاستفادة الكاملة من قوة الحوسبة لوحدة معالجة الرسومات, لا يمكن أن يكون حجم الدفعة صغيرًا جدًا, وسوف يصل التأخير إلى ميلي ثانية. عند استخدام FPGA للتسريع, مطلوب فقط تأخير PCLE ميكروثانية.

إذن لماذا يكون تأخير FPGA أقل بكثير من تأخير GPU? وهذا في الأساس اختلاف معماري.

يحتوي FPGA على توازي خطوط الأنابيب وتوازي البيانات, بينما تحتوي وحدة معالجة الرسومات (GPU) تقريبًا على توازي البيانات فقط (عمق خط الأنابيب محدود).

ما هي خصائص FPGA?

لنفترض أن FPGA تظهر كدائرة شبه مخصصة في مجال الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (أسيك). فهو لا يحل فقط عيوب الدوائر المخصصة, ولكنه يتغلب أيضًا على أوجه القصور في العدد المحدود من دوائر البوابة للأجهزة الأصلية القابلة للبرمجة.

بالمقارنة مع شريحة ASIC, من السمات المهمة لـ FPGA هي خاصية البرمجة, إنه, يمكن للمستخدمين تحديد FPGA لتحقيق دائرة رقمية محددة من خلال البرنامج. بالإضافة إلى, تعد شريحة FPGA واحدة من أفضل الخيارات لأنظمة الدفعات الصغيرة لتحسين تكامل النظام وموثوقيته.

الهيكل الداخلي الأساسي لـ FPGA

الهيكل الداخلي الأساسي لـ FPGA

كبرى الشركات المصنعة FPGA

1. شيلينكس, منصة التطوير هي ISE

2. ألتيرا, منصة التطوير هي Quartus II

3. أكتيل, منصة التطوير مجانية

4. شعرية, منصة برمجيات شعرية مشع

5. اتميل

6. شيلينكس, منصة البرمجيات فيتيس

7. إنتل ألتيرا, منصة البرمجيات Quartus II

منصة الهواتف الذكية, com.softphone 8

9. شريحة مايكرو

مخطط النظام الخاص بلوحة تطوير FPGA لتحقيق إلكترونيات المحرك والتحكم استنادًا إلى MCU, تم تطوير مجموعة الأسلاك ASIC المخصصة والضخمة بالقرب من حدودها الفنية والتطبيقية, وتواجه صناعة السيارات تحديات تصميمية جديدة.

يمكن لمصممي إلكترونيات السيارات تحسين قدرتهم بشكل كبير على التعامل مع الأعطال المتعددة باستخدام تقنية FPGA مع نطاق درجة حرارة ممتد. على الرغم من أن العديد من موردي المكونات يستخدمون تقنيات التصميم الوقائي وأساليب محدودة لمحاكاة ومحاكاة التأثير البيئي, لا تزال بعض بنيات FPGA تتمتع بمزايا متأصلة في تحمل نطاق درجات الحرارة الممتدة.

غالبًا ما تؤدي البيئات القاسية إلى أوضاع فشل تتعلق بتجميع FPGA وتعبئتها, مستقل عن الجهاز نفسه. لذلك, من المهم جدًا حجز غرفة المواصفات على جميع مستويات النظام الإلكتروني للسيارات. تتمتع المنتجات المقدمة من موردي FPGA مثل Xilinx وActel بنطاق واسع من درجات الحرارة العسكرية, والتي يمكن أن تحدد بشكل أفضل معامل التمدد الحراري وتجنب تأثير الإجهاد الحراري.

UGPCB هي شركة مصنعة لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. نحن نقدم خدمات تصنيع FPGA PCB وتجميع FPGA PCB