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¿Qué es FPGA??
FPGA (Matriz de puertas programables en campo) es un chip de circuito reconfigurable y una arquitectura reconfigurable de hardware. El diseño de FPGA no es una simple investigación de chips, pero utiliza principalmente el modo FPGA para diseñar productos en otras industrias. A través de la programación, Los usuarios de FPGA pueden cambiar el escenario de su aplicación en cualquier momento. Puede simular varias operaciones paralelas de la CPU., GPU y otro hardware. A través de la interconexión de interfaz de alta velocidad con el hardware de destino, FPGA puede completar la baja eficiencia operativa del hardware de destino, para lograr la aceleración a nivel del sistema.
El diseñador del sistema puede conectar los bloques lógicos dentro de la FPGA a través de conexiones editables según sea necesario, Así como se coloca una placa de circuito en un chip.. El bloque lógico y la conexión de una FPGA terminada se pueden cambiar según el diseñador., para que la FPGA pueda completar las funciones lógicas requeridas.
En términos generales, FPGA es más lento que ASIC (chip integrado específico de la aplicación), que no puede completar un diseño complejo, pero el consumo de energía es bajo. Pero también tienen muchas ventajas., como productos de acabado rápido, Se puede modificar para corregir errores en el programa y abaratar el coste.. Los fabricantes también pueden ofrecer FPGA baratos pero poco editables. Porque estos chips tienen poca capacidad de edición, El desarrollo de estos diseños se completa en una FPGA ordinaria., y luego el diseño se transfiere a un chip similar al ASIC.
¿Por qué utilizar FPGA??
Hoy en día, Ley de Moore de los procesadores de propósito general (CPU) está en sus años de ocaso, mientras que la escala del aprendizaje automático y los servicios web crece exponencialmente. La gente utiliza hardware personalizado para acelerar las tareas informáticas comunes, pero la industria que cambia rápidamente requiere que este hardware personalizado pueda reprogramarse para realizar nuevos tipos de tareas informáticas..
FPGA se ha utilizado como sustituto de lotes pequeños de chips especiales. (asico) durante muchos años. Sin embargo, en los últimos años, se ha implementado a gran escala en los centros de datos de Microsoft, Baidu y otras empresas para proporcionar una potente potencia informática y suficiente flexibilidad al mismo tiempo..
Entonces, ¿por qué FPGA es tan rápido?? Esto se debe a la frustración de sus compañeros..
CPU y GPU pertenecen a la estructura de von Neumann, decodificación y ejecución de instrucciones, y memoria compartida. FPGA es una arquitectura sin instrucciones y memoria compartida, lo que hace que la eficiencia energética del chip FPGA sea mucho mayor que la de la CPU e incluso la de la GPU.
En la estructura de Feng, desde la unidad de ejecución (como el núcleo de la CPU) puede ejecutar cualquier instrucción, es necesario que haya memoria de instrucciones, descifrador, unidad aritmética de varias instrucciones y lógica de procesamiento de salto de rama. Porque la lógica de control del flujo de instrucciones es compleja, es imposible tener demasiados flujos de instrucción independientes. Por lo tanto, La GPU usa SIMD (flujo de instrucciones único flujo de datos múltiples) para permitir que múltiples unidades de ejecución procesen diferentes datos al mismo ritmo, y la CPU también admite instrucciones SIMD.
La función de cada unidad lógica de FPGA se ha determinado durante la reprogramación. (incendio), y no se requieren instrucciones.
Si se usa GPU para aceleración, para aprovechar al máximo la potencia informática de la GPU, el tamaño del lote no puede ser demasiado pequeño, y el retraso será tan alto como milisegundos. Cuando se usa FPGA para acelerar, sólo se requiere un retraso de microsegundos.
Entonces, ¿por qué el retraso de FPGA es mucho menor que el de GPU?? Esta es esencialmente una diferencia arquitectónica..
FPGA tiene paralelismo de tuberías y paralelismo de datos, mientras que la GPU casi solo tiene paralelismo de datos (La profundidad de la tubería es limitada.).
¿Cuáles son las características de FPGA??
Digamos que FPGA aparece como un circuito semi personalizado en el campo de los circuitos integrados de aplicaciones específicas. (asico). No sólo resuelve las deficiencias de los circuitos personalizados., pero también supera las deficiencias del número limitado de circuitos de puerta de los dispositivos programables originales.
Comparado con el chip ASIC, Una característica importante de FPGA es su característica programable., eso es, Los usuarios pueden especificar FPGA para realizar un circuito digital específico a través del programa.. Además, El chip FPGA es una de las mejores opciones para sistemas de lotes pequeños para mejorar la integración y confiabilidad del sistema..
Estructura interna básica de FPGA
Estructura interna básica de FPGA
Principales fabricantes de FPGA
1. Xilinx, la plataforma de desarrollo es ISE
2. alterar, la plataforma de desarrollo es Quartus II
3. Actel, la plataforma de desarrollo es libero
4. Enrejado, plataforma de software celosía radiante
5. Atmel
6. Xilinx, plataforma de software Vitis
7. Intel altera, plataforma de software Quartus II
Plataforma de softphone, softphone 8
9. Microchip
El esquema del sistema de la placa de desarrollo FPGA para realizar la electrónica de control y motor basada en MCU, Se ha desarrollado un ASIC personalizado y un mazo de cables voluminoso cerca de sus límites técnicos y de aplicación., y la industria automotriz se enfrenta a nuevos desafíos de diseño.
Los diseñadores de electrónica automotriz pueden mejorar significativamente su capacidad para abordar múltiples fallas mediante el uso de tecnología FPGA con rango de temperatura extendido. Aunque muchos proveedores de componentes utilizan técnicas de diseño preventivo y métodos limitados para simular y simular el impacto ambiental., Algunas arquitecturas FPGA todavía tienen ventajas inherentes al soportar un rango de temperatura extendido..
Los entornos extremos a menudo conducen a modos de falla relacionados con el ensamblaje y empaquetado de FPGA., independiente del propio dispositivo. Por lo tanto, Es muy importante reservar espacio para las especificaciones en todos los niveles del sistema electrónico del automóvil.. Los productos proporcionados por proveedores de FPGA como Xilinx y Actel tienen un amplio rango de temperatura militar., que puede definir mejor el coeficiente de expansión térmica y evitar la influencia del estrés térmico.
UGPCB es un fabricante integral de ensamblajes de PCB. Brindamos servicios de fabricación de PCB FPGA y ensamblaje de PCB FPGA
