Introducere in conceptul FPGA

Introducere in conceptul FPGA

Un circuit FPGA (field programmable gate array) este un circuit integrat destinat a fi configurat de catre utilizator. Configura_ia FPGA este in general specificata prin limbajul HDL (hardware description language), utilizat si in cazul circuitelor ASIC (application specific integrated circuit). Reprezentarea prin scheme electrice este mai rara. FPGA poate fi utilizat la implementarea oricarei func_ii logice pe care un circuit ASIC ar putea-o produce. In multe aplica_ii circuitele FPGA sunt avantajoase prin pre_ul mai mic decat al circuitelor ASIC si mai ales prin capacitatea de a fi configurate sau modificate chiar de catre utilizator [1]. Circuitele FPGA con_in componente logice programabile, numite "blocuri logice" si o structura ierarhica de conexiuni reconfigurabile care permite interconectarea blocurilor logice. Ele pot fi

asemanate cu placile de incercare a prototipurilor de circuite electronice care nu necesita lipituri (breadboards), dar la care interconectarea blocurilor nu se face cablat, cu fire si conectori, ci prin software. Blocurile logice pot fi configurate pentru o multitudine de scopuri, pornind de la realizarea unor por_i logice (AND, XOR, etc.) pana la circuite combina_ionale complexe. De regula FPGA-urile actuale dispun si de memorii, fie simple circuite basculante bistabile fie blocuri de memorie mai complicate, prin care se pot implementa si circuitele secven_iale.

Industria FPGA a aparut in mediile implicate in producerea de circuite PROM (programmable read only memory) si a dispozitivelor logice programate PLD (programmable logic devices).

PROM-urile si PLD-urile aveau doua op_iuni: - op_iunea clasica a configurarii de catre producator, pe loturi mari;

- op_iunea configurarii de catre client, chiar la locul aplica_iei (field programming); de fapt primele astfel de arii programabile erau configurate fizic, prin diferite metode de cablare.

Principalii producatori de circuite FPGA sunt Xilinx cu 50% si Altera cu 30% din aceasta pia_a [5]. Xilinx furnizeaza software de proiectare gratuit pentru Windows si Linux [6], iar Altera pentru Windows. Software Solaris si Linux poate fi ob_inut si pe calea ofertelor asociate produselor sau inchiriere

Multe FPGA-uri moderne pot fi reprogramate in timpul func_ionarii, ceea ce a dus la ideea calculului

reconfigurabil sau a sistemelor reconfigurabile - unita_i centrale capabile de autoconfigurare dinamica. O astfel de aplica_ie este Procesorul Virtual Mitrion, care nu realizeaza o reconfigurare dinamica propriu zisa in timp real, dar se poate reconfigura prin comenzi directe din program.

Sunt posibilele si reconfigurarile par_iale, in care unele par_i din circuit continua sa lucreze in timp ce altele sunt configurate. Pentru a face posibile reconfigurarile par_iale arhitecturile trebuie sa permita accesul selectiv la resursele de configurare disponibile. Astfel de arhitecturi reconfigurabile pot fi realizate si in tehnologii hibride, ca si in cazul microprocesorului Stretch S5000 care ofera microprocesoare si arii FPGA pe acelasi cip.