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Was ist FPGA?
FPGA (Feldprogrammierbares Gate -Array) ist ein rekonfigurierbarer Schaltungschip und eine rekonfigurierbare Hardware -Architektur. FPGA -Design ist keine einfache Chipforschung, verwendet jedoch hauptsächlich den FPGA -Modus, um Produkte in anderen Branchen zu entwerfen. Durch Programmierung, FPGA -Benutzer können sein Anwendungsszenario jederzeit ändern. Es kann verschiedene parallele Operationen der CPU simulieren, GPU und andere Hardware. Durch die Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle mit der Zielhardware, FPGA kann die niedrige Betriebseffizienz der Zielhardware vervollständigen, um die Beschleunigung auf Systemebene zu realisieren.
Der Systemdesigner kann die Logikblöcke in der FPGA nach Bedarf durch bearbeitbare Verbindungen anschließen, So wie eine Leiterplatte in einen Chip platziert ist. Der Logikblock und die Verbindung eines fertigen FPGA können je nach Designer geändert werden, So kann die FPGA die erforderlichen Logikfunktionen ausfüllen.
Allgemein gesprochen, FPGA ist langsamer als ASIC (Anwendungsspezifischer integrierter Chip), das kann nicht komplexes Design vervollständigen, Aber der Stromverbrauch ist niedrig. Aber sie haben auch viele Vorteile, wie schnelle fertige Produkte, kann geändert werden, um Fehler im Programm und günstigeren Kosten zu korrigieren. Hersteller mögen auch billige, aber schlecht bearbeitbare FPGAs liefern. Weil diese Chips schlechte bearbeitbare Fähigkeiten haben, Die Entwicklung dieser Entwürfe wird bei einem gewöhnlichen FPGA abgeschlossen, und dann wird das Design auf einen Chip ähnlich wie ASIC übertragen.
Warum FPGA verwenden??
Heutzutage, MOORE'S RECHT VON ALLWENDEN PURENTRAFTER (CPUs) ist in den Twilight -Jahren, während das Maßstab des maschinellen Lernens und der Webdienste exponentiell wächst. Menschen verwenden benutzerdefinierte Hardware, um gemeinsame Computeraufgaben zu beschleunigen, Die sich schnell verändernde Branche erfordert jedoch, dass diese benutzerdefinierte Hardware neu programmiert werden kann, um neue Arten von Computeraufgaben auszuführen.
FPGA wurde als kleiner Stapel -Ersatz für Special Chip verwendet (ASIC) für viele Jahre. Jedoch, In den letzten Jahren, Es wurde in großem Maßstab in den Rechenzentren von Microsoft eingesetzt, Baidu und andere Unternehmen, um gleichzeitig leistungsstarke Rechenleistung und ausreichende Flexibilität bereitzustellen.
Warum ist FPGA dann so schnell?? Dies liegt an der Folie von Kollegen.
CPU und GPU gehören zur von Neumann -Struktur, Anweisungsdecodierung und Ausführung, und geteiltes Gedächtnis. FPGA ist eine Architektur ohne Anweisungen und gemeinsames Gedächtnis, Dies macht die Energieeffizienz des FPGA -Chips viel höher als die von CPU und sogar GPU.
In Fengs Struktur, Seit der Ausführungseinheit (wie CPU -Kern) kann eine Anweisung ausführen, Es muss Anweisungsspeicher geben, Decoder, Arithmetische Einheit verschiedener Anweisungen und Logik der Zweigsprungverarbeitung. Weil die Kontrolllogik des Befehlsflusses komplex ist, Es ist unmöglich, zu viele unabhängige Unterrichtsflüsse zu haben. daher, GPU verwendet SIMD (Einzelanweisung Fluss Mehrfacher Datenfluss) Um mehrere Ausführungseinheiten im gleichen Tempo verarbeiten zu lassen, und die CPU unterstützt auch SIMD -Anweisungen.
Die Funktion jeder Logikeinheit von FPGA wurde während der Reprogrammierung bestimmt (Verbrennung), und es sind keine Anweisungen erforderlich.
Wenn GPU zur Beschleunigung verwendet wird, Um die Rechenleistung der GPU voll auszunutzen, Die Chargengröße kann nicht zu klein sein, und die Verzögerung wird so hoch sein wie Millisekunden. Bei der Verwendung von FPGA zum Beschleunigen, Es sind nur Mikrosekunde -Pcle -Verzögerungen erforderlich.
Warum ist die Verzögerung von FPGA dann so viel niedriger als die der GPU? Dies ist im Wesentlichen ein architektonischer Unterschied.
FPGA hat sowohl die Parallelität als auch die Datenparallelität der Pipeline, Während die GPU fast nur Datenparallelität hat (Die Pipeline -Tiefe ist begrenzt).
Was sind die Eigenschaften von FPGA??
Angenommen (ASIC). Es löst nicht nur die Mängel von benutzerdefinierten Schaltungen, überwindet aber auch die Mängel der begrenzten Anzahl von Gate -Schaltungen der ursprünglichen programmierbaren Geräte.
Im Vergleich zu ASIC -Chip, Ein wichtiges Merkmal von FPGA ist das programmierbare Merkmal, das heißt, users can specify FPGA to realize a specific digital circuit through program. Außerdem, FPGA chip is one of the best choices for small batch systems to improve system integration and reliability.
Major FPGA manufacturers
1. Xilinx, the development platform is ISE
2. Altera, the development platform is Quartus II
3. Actel, the development platform is libero
4. Lattice, software platform lattice radiant
5. Atmel
6. Xilinx, software platform Vitis
7. Intel Altera, software platform Quartus II
Softphone platform, softphone 8
9. Micro Chip
The system scheme of FPGA development board to realize engine and control electronics based on MCU, customized ASIC and bulky wire harness has been developed close to its technical and application limits, and the automotive industry is facing new design challenges.
Automotive electronics designers can significantly improve their ability to deal with multiple faults by using FPGA technology with extended temperature range. Although many component suppliers use preventive design techniques and limited methods to simulate and simulate environmental impact, some FPGA architectures still have inherent advantages in withstanding extended temperature range.
Extreme environments often lead to failure modes related to FPGA assembly and packaging, independent of the device itself. daher, it is very important to reserve specification room at all levels of automotive electronic system. The products provided by FPGA suppliers such as Xilinx and Actel have a wide military temperature range, which can better define the coefficient of thermal expansion and avoid the influence of thermal stress.
UGPCB is a one stop PCB assembly manufacturer. We provide FPGA PCB manufacturing and FPGA PCB assembly services
