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, Benutzer können FPGA spezifizieren, um eine bestimmte digitale Schaltung durch ein Programm zu realisieren. Außerdem, Der FPGA-Chip ist eine der besten Optionen für Kleinseriensysteme, um die Systemintegration und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Große FPGA-Hersteller
1. Xilinx, Die Entwicklungsplattform ist ISE
2. Altera, Die Entwicklungsplattform ist Quartus II
3. Actel, Die Entwicklungsplattform ist Libero
4. Gitter, Softwareplattform Lattice Radiant
5. Atmel
6. Xilinx, Softwareplattform Vitis
7. Intel Altera, Softwareplattform Quartus II
Softphone-Plattform, Softphone 8
9. Mikrochip
Das Systemschema des FPGA-Entwicklungsboards zur Realisierung von Motor- und Steuerelektronik basierend auf MCU, Der kundenspezifische ASIC und der sperrige Kabelbaum wurden nahe an seinen technischen und anwendungstechnischen Grenzen entwickelt, und die Automobilindustrie steht vor neuen Designherausforderungen.
Entwickler von Automobilelektronik können ihre Fähigkeit, mit mehreren Fehlern umzugehen, durch den Einsatz der FPGA-Technologie mit erweitertem Temperaturbereich erheblich verbessern. Obwohl viele Komponentenlieferanten präventive Designtechniken und begrenzte Methoden verwenden, um Umweltauswirkungen zu simulieren und zu simulieren, Einige FPGA-Architekturen bieten immer noch inhärente Vorteile, da sie einem erweiterten Temperaturbereich standhalten.
Extreme Umgebungen führen häufig zu Fehlern im Zusammenhang mit der FPGA-Montage und -Packung, unabhängig vom Gerät selbst. daher, Es ist sehr wichtig, auf allen Ebenen des elektronischen Automobilsystems Spielraum für Spezifikationen zu reservieren. Die Produkte von FPGA-Anbietern wie Xilinx und Actel verfügen über einen breiten militärischen Temperaturbereich, Dadurch kann der Wärmeausdehnungskoeffizient besser definiert und der Einfluss thermischer Spannungen vermieden werden.
UGPCB ist ein One-Stop-Hersteller von Leiterplattenbestückungen. Wir bieten Dienstleistungen zur Herstellung von FPGA-Leiterplatten und zur Montage von FPGA-Leiterplatten an
