FPGA Nedir ve Ne İçin Kullanılır?

FPGA'lar farklı elektronik ekipman türlerine fayda sağlar. Uçak navigasyonundan tıbbi ultrasonlara ve veri arama motorlarına kadar, insanlar günlük olarak kullandıkları teknolojinin geliştirilmesi ve kullanımı için FPGA'lara güveniyor.

Bu makale, FPGA'nın ne olduğu ve ne için kullanıldığı hakkında bilgi sağlar. Bu konularla ilgileniyorsanız, bu makaleyi okumaktan zevk alacaksınız.

FPGA Nedir?

FPGA, kısaltması olan bir kısaltmadır. Alan Programlanabilir Kapı Dizisi. Bu bir yarı iletken cihaz cihaz içindeki elektriksel işlevselliğin büyük bir çoğunluğunun tasarım mühendisi tarafından değiştirilebildiği, yapılandırılabilir mantık bloklarından (CLB'ler) oluşan bir matrise dayalıdır.

İlişkili: Arduino Kartlarını Bugün Bu Komutlarla Nasıl Programlayacağınızı Öğrenin

FPGA, yüksek düzeyde esneklik sunarken ortak işlevleri uygulayan birbirine bağlı dijital alt devreler dizisiyle tanımlanır. FPGA'lar, programlanabilir mantık (veya programlanabilir donanım) olarak adlandırılan bir cihaz sınıfına aittir. FPGA kendi başına hiçbir şey yapmaz; bunun yerine gerekli herhangi bir dijital devre olacak şekilde yapılandırılmıştır. Peki, nasıl çalışır?

FPGA Nasıl Çalışır?

Bir FPGA'nın nasıl çalıştığını anlamak basittir. FPGA'ya bir konfigürasyon yüklemeyi içerir ve daha sonra ihtiyacınız olan herhangi bir devre gibi davranmaya başlar. Telaş yok, stres yok. Onun RAM tabanlı yapılandırma sınırsız sayıda yeniden yapılandırılabileceği anlamına gelir.

FPGA Türleri

FPGA'ları sınıflandırmanın iki ana yolu vardır: dahili blok düzenlemelerine göre veya programlama teknolojisine göre. FPGA'lar, düzenlemeleri söz konusu olduğunda üç kategoriden birine girer:

1. Simetrik diziler: Bu düzenleme, giriş/çıkış blokları ile çevrili, bağlantılı mantık bloklarının satır ve sütunlarından oluşur.
2. Satır tabanlı mimari: Bu düzenleme, kenarlar boyunca giriş/çıkış blokları ile mantık blokları ve programlanabilir ara bağlantı kaynakları sıralarını değiştirir.
3. Hiyerarşik PLD'ler (programlanabilir mantık cihazları): Bunlar daha karmaşık bir düzene sahiptir. Üst düzey, mantık bloklarından ve ara bağlantılardan oluşur. Mantık blokları, kombinatoryal ve sıralı fonksiyonel elemanlara sahip mantık modülleri içerir.

FGPA'nın Ortak Kullanımları

FPGA için çok çeşitli alanları kapsayan sayısız kullanım vardır. Kullanım durumları şunları içerir:

1. Video ve görüntü işleme.
2. Askeri uygulamalar.
3. Yazılım tanımlı radyo.
4. Tıbbi Görüntüleme.
5. Kablolu ve kablosuz iletişim.
6. Birden çok basit programlanabilir mantık cihazının entegrasyonu.
7. Ses tanıma.
8. kriptografi.
9. Dijital sinyal işleme.
10. ASIC prototipleme.
11. Cihaz denetleyicileri.
12. Bilgisayar donanımı öykünme sistemleri.
13. Biyoinformatik.
14. Yüksek performanslı bilgi işlem.
15. Uzay ve Savunma.
16. ASIC prototipleme.
17. Otomotiv.
18. Tüketici elektroniği yayını.
19. Veri merkezi tıbbi.
20. Bilimsel ve endüstriyel aletler.

FPGA Kullanmanın Faydaları

FPGA, geleneksel uygulamalara göre birçok avantaj sunar.

FPGA ve ASIC Arasındaki Farklar

ASIC (Uygulamaya Özel Entegre Devreler) ve FPGA'ların farklı değer önermeleri vardır. FPGA'ları ASIC'den ayıran şey, FPGA'nın istenen bir uygulamaya veya istenen bir uygulamaya yeniden programlanabilmesidir. ASIC, özel tasarım için özel olarak üretilirken, üretimden sonra işlevsellik gereksinimleri görevler. Bu yeniden programlama değişiklikleri, PCB (Baskılı Devre Kartı) montaj işlemi sırasında veya ekipman müşterilere gönderildikten sonra bile meydana gelebilir.

Tek seferlik programlanabilir (OTP) FPGA'lar mevcut olmasına rağmen, baskın ve en yaygın türler RAM tabanlıdır ve bu da tasarım gelişmeye devam ettikçe onları yeniden programlanabilir hale getirir.

Ayrıca, birkaç ay süren üretim döngüleri gerektiren ASIC'lerin aksine, FPGA'lar raftan satılmaktadır.

FPGA'nın Performansı ve Çok Yönlülüğü

FPGA, çipleri optimize etmek veya iş yükleri için çiplerde değişiklik yapmak isteyen kişi ve kuruluşlar için en iyi teknoloji haline getiren üstün performans ve çok yönlülük seviyeleri sunar.

FPGA'ların artan öneminin harika bir örneği yapay zeka alanında bulunabilir. Yapay zeka alaka kazanmaya devam ettikçe, FPGA'ların önemi de artmaktadır. Bazı durumlarda, FGPA'lar, makine öğrenimi için büyük miktarda veriyi analiz etmede GPU'lardan (Grafik İşlem Birimleri) daha iyi performans gösterir.

Calvin Ebun-Amu (40 Makale Yayımlandı)

Calvin, MakeUseOf'ta bir yazardır. Calvin, Rick and Morty'yi veya en sevdiği spor takımlarını izlemediği zamanlarda yeni başlayanlar, blok zinciri, siber güvenlik ve diğer teknoloji alanları hakkında yazıyor.

Calvin Ebun-Amu'dan Daha Fazla