FPGA PCB アセンブリ

FPGAとは?

FPGA (フィールドプログラマブルゲートアレイ) 再構成可能な回路チップおよびハードウェア再構成可能なアーキテクチャです. FPGA設計は単純なチップ研究ではありません, ただし、主に FPGA モードを使用して他の業界の製品を設計します. プログラミングを通して, FPGA ユーザーはいつでもアプリケーションシナリオを変更できます. CPUのさまざまな並列動作をシミュレートできます, GPU およびその他のハードウェア. 高速インターフェースによるターゲットハードウェアとの相互接続, FPGAはターゲットハードウェアの低い動作効率を補うことができます, システムレベルでの高速化を実現.

システム設計者は、必要に応じて編集可能な接続を介して FPGA 内のロジックブロックを接続できます。, 回路基板がチップ内に配置されるのと同じように. 完成したFPGAのロジックブロックと接続は設計者に合わせて変更可能, FPGA が必要な論理関数を完了できるようにする.

一般的に言えば, FPGAはASICより遅い (アプリケーション固有の統合チップ), 複雑な設計を完了できない, しかし消費電力は低い. しかし、それらには多くの利点もあります, 早い完成品など, プログラムのエラーを修正するために修正でき、コストも安くなります. メーカーは、安価だが編集性が低い FPGA を提供する場合もあります。. これらのチップは編集能力が低いため、, これらの設計の開発は通常のFPGA上で完了します, その後、設計が ASIC と同様のチップに転送されます。.

FPGAを使用する理由?

最近では, 汎用プロセッサのムーアの法則 (CPU) 今は黄昏の時代にある, 機械学習と Web サービスの規模が飛躍的に拡大する一方で、. カスタムハードウェアを使用して一般的なコンピューティングタスクを高速化する, しかし、急速に変化する業界では、新しいタイプのコンピューティングタスクを実行するためにこれらのカスタムハードウェアを再プログラムできることが必要です.

FPGA は特殊チップの小規模バッチ代替品として使用されています (ASIC) 長年にわたって. しかし, 近年では, Microsoft のデータセンターに大規模に導入されています。, Baidu およびその他の企業は、強力なコンピューティング能力と十分な柔軟性を同時に提供します.

ではなぜFPGAはそんなに速いのでしょうか？? これは仲間の箔によるものです.

CPUとGPUはノイマン構造に属する, 命令のデコードと実行, そして共有メモリ. FPGA は命令と共有メモリを持たないアーキテクチャです, これにより、FPGA チップのエネルギー効率が CPU や GPU のエネルギー効率よりもはるかに高くなります。.

Feng の構造では, 実行ユニット以来 (CPUコアなど) 任意の命令を実行できる, 命令メモリが必要です, デコーダ, 各種命令の演算器と分岐ジャンプ処理ロジック. 命令フローの制御ロジックが複雑なため, 独立した命令フローが多すぎることは不可能です. したがって, GPUはSIMDを使用 (単一の命令フロー、複数のデータフロー) 複数の実行ユニットが異なるデータを同じペースで処理できるようにする, CPUはSIMD命令もサポートしています.

FPGAの各ロジックユニットの機能は再プログラミング中に決定されています (燃焼), 指示は必要ありません.

GPUを高速化に使用する場合, GPUの演算能力を最大限に活用するために, バッチサイズは小さすぎることはできません, 遅延はミリ秒程度になります. FPGAを使用して高速化する場合, マイクロ秒単位の遅延のみが必要です.

では、なぜ FPGA の遅延は GPU の遅延よりもはるかに低いのでしょうか。? これは本質的にアーキテクチャの違いです.

FPGAはパイプライン並列処理とデータ並列処理の両方を備えています, 一方、GPU はほぼデータ並列処理のみを備えています (パイプラインの深さは制限されています).

FPGAの特徴は何ですか?

FPGA が特定用途向け集積回路の分野におけるセミカスタム回路として登場するとします。 (ASIC). カスタム回路の欠点を解決するだけではありません, オリジナルのプログラマブルデバイスのゲート回路の数が限られているという欠点も克服します.

ASICチップとの比較, FPGA の重要な特徴は、そのプログラム可能な特性です。, つまり, ユーザーはFPGAを指定してプログラムを通じて特定のデジタル回路を実現できます. さらに, FPGA チップは、システムの統合と信頼性を向上させるための小規模バッチシステムに最適な選択肢の 1 つです。.

FPGAの基本的な内部構造

主要FPGAメーカー

1. ザイリンクス, 開発プラットフォームはISEです

2. アルテラ, 開発プラットフォームはQuartus IIです

3. アクテル, 開発プラットフォームはリベロです

4. 格子, ソフトウェアプラットフォーム格子放射

5. アトメル

6. ザイリンクス, ソフトウェアプラットフォーム Vitis

7. インテルアルテラ, ソフトウェアプラットフォームQuartus II

ソフトフォンプラットフォーム, ソフトフォン 8

9. マイクロチップ

MCUに基づいてエンジンと制御エレクトロニクスを実現するFPGA開発ボードのシステムスキーム, カスタマイズされた ASIC と大型のワイヤーハーネスは、技術的およびアプリケーションの限界に近づいて開発されています, そして自動車業界は新たな設計の課題に直面しています.

自動車エレクトロニクス設計者は、温度範囲が拡張された FPGA テクノロジを使用することで、複数の障害に対処する能力を大幅に向上させることができます。. 多くのコンポーネントサプライヤーは予防設計手法と限られた方法を使用して環境への影響をシミュレートおよびシミュレートしていますが、, 一部の FPGA アーキテクチャには、拡張された温度範囲に耐えるという固有の利点がまだあります.

極端な環境では、FPGA のアセンブリおよびパッケージングに関連した障害モードが発生することがよくあります, デバイス自体から独立した. したがって, 自動車電子システムのあらゆるレベルで仕様の余地を確保することが非常に重要です. XilinxやActelなどのFPGAサプライヤーが提供する製品は、幅広い軍用温度範囲を備えています。, これにより、熱膨張係数をより適切に定義し、熱応力の影響を回避できます。.

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