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FPGA क्या है - फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरे बेसिक्स

 FPGA क्या है - फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरे बेसिक्स


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फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरे, या एफपीजीए एक प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस है, जिसे सॉफ्टवेयर द्वारा या इसके रूप में "आंतरिक" कहा जाता है, इसका आंतरिक विन्यास हो सकता है। यह FPGA की कार्यक्षमता को अद्यतन करने या आवश्यकता के अनुसार पूरी तरह से बदलने में सक्षम बनाता है, क्योंकि FPGA फर्मवेयर को अद्यतन किया जाता है जब यह सर्किट में होता है।

FPGA प्रोग्राम योग्य लॉजिक घटक, या लॉजिक ब्लॉक, जैसा कि वे जानते हैं, लॉजिक गेट्स से लेकर मेमोरी तत्वों या यादों के ब्लॉक, या लगभग किसी भी तत्व से कुछ भी हो सकता है। यह काफी हद तक लचीलापन प्रदान करता है।

FPGA अनुप्रयोगों

FPGA की पुन: प्राप्य प्रकृति का अर्थ है कि इसका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों की एक विस्तृत संख्या में किया जा सकता है।

  • ASIC प्रोटोटाइप: एएसआईसी या एप्लिकेशन विशिष्ट एकीकृत सर्किट का उपयोग अक्सर उच्च मात्रा में उत्पादन में किया जाता है, लेकिन उन्हें विकसित करने के लिए बहुत महंगा होता है और बदलाव करने के लिए बहुत महंगा और समय लगता है। एक बार ASIC चिप बन जाने के बाद, इसकी कार्यक्षमता तय हो जाती है। इसके अलावा ASIC चिप्स आमतौर पर बहुत जटिल हैं और यह सुनिश्चित करने के लिए कि कार्यक्षमता सही है, अक्सर एक FPGA का उपयोग विकास के दौरान ASIC चिप के बजाय और यहां तक ​​कि प्रारंभिक उत्पादन तक किया जाता है जब तक कि सभी मुद्दों को हटा नहीं दिया जाता।
  • सॉफ्टवेयर परिभाषित उपकरण: उपकरणों के साथ अब सॉफ्टवेयर परिभाषित रेडियो के रूप में परिभाषित होने की दिशा में अधिक रुझान है, अवधारणा का व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में उपयोग किया जा रहा है। सॉफ्टवेयर परिभाषित परीक्षण उपकरण भी अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है - यहां परीक्षण उपकरण की कार्यक्षमता को आवश्यकतानुसार संशोधित किया जा सकता है।

FPGA की मूल बातें

FPGA का महान लाभ यह है कि चिप पूरी तरह से प्रोग्राम योग्य है और इसे फिर से प्रोग्राम किया जा सकता है। इस तरह यह एक बड़ा लॉजिक सर्किट बन जाता है जिसे एक डिज़ाइन के अनुसार कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, लेकिन अगर इसमें बदलाव की आवश्यकता होती है तो इसे अपडेट के साथ फिर से प्रोग्राम किया जा सकता है।

इस प्रकार यदि सर्किट कार्ड या बोर्ड का निर्माण किया जाता है और इसमें सर्किट के हिस्से के रूप में एक FPGA होता है, तो इसे विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान प्रोग्राम किया जाता है, लेकिन बाद में किसी भी परिवर्तन को प्रतिबिंबित करने के लिए फिर से प्रोग्राम किया जा सकता है। इस प्रकार यह क्षेत्र में प्रोग्राम करने योग्य है, और वास्तव में यह इसके नाम को जन्म देता है।

हालांकि FPGAs कई फायदे प्रदान करते हैं, स्वाभाविक रूप से कुछ नुकसान हैं। वे समान ASICs (एप्लीकेशन स्पेसिफिक इंटीग्रेटेड सर्किट) या अन्य समकक्ष IC की तुलना में धीमे हैं, और इसके अलावा वे अधिक महंगे हैं। (हालांकि ASIC तुलना द्वारा विकसित करने के लिए बहुत महंगे हैं)।

इसका मतलब यह है कि FPGA आधारित डिज़ाइन का उपयोग करने का विकल्प डिज़ाइन चक्र में जल्दी बनाया जाना चाहिए और इस तरह की वस्तुओं पर निर्भर करेगा कि क्या चिप को फिर से प्रोग्राम करने की आवश्यकता होगी, क्या समकक्ष कार्यक्षमता कहीं और प्राप्त की जा सकती है, और निश्चित रूप से स्वीकार्य लागत। कभी-कभी निर्माता प्रारंभिक उत्पाद के लिए एक FPGA डिजाइन का विकल्प चुन सकते हैं जब कीड़े अभी भी मिल सकते हैं, और तब डिज़ाइन पूरी तरह से स्थिर होने पर ASIC का उपयोग करें।

FPGAs का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है। लागत को देखते हुए वे सस्ते उच्च मात्रा वाले उत्पादों में उपयोग नहीं किए जाते हैं, लेकिन इसके बजाय FPGAs विभिन्न प्रकार के क्षेत्रों में आवेदन पाते हैं जहां जटिल तर्क सर्किटरी की आवश्यकता हो सकती है, और परिवर्तनों का अनुमान लगाया जा सकता है। FPGA अनुप्रयोगों में वीडियो और इमेजिंग के लिए उपकरणों से लेकर एयरोस्पेस और सैन्य अनुप्रयोगों के लिए सर्किट्री के साथ-साथ विशेष प्रसंस्करण के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स और बहुत अधिक क्षेत्रों को शामिल किया गया है।

FPGA के इंटर्न

FPGA की आंतरिक वास्तुकला इसके लचीलेपन की कुंजी है और इसलिए इसकी सफलता है। मूलतः एक FPGA में दो मूल तत्व होते हैं:

  • सामान्य तर्क ब्लॉक: एक FPGA में तर्क ब्लॉक विभिन्न तरीकों से लागू किया जा सकता है। वास्तविक कार्यान्वयन निर्माता पर निर्भर करता है और FPGA की श्रृंखला का भी उपयोग किया जा रहा है। विविधताओं में इनपुट और आउटपुट की संख्या शामिल है, सर्किट्री के संदर्भ में लॉजिक ब्लॉक की सामान्य जटिलता और प्रयुक्त ट्रांजिस्टर की संख्या। यह स्वाभाविक रूप से चिप पर खपत क्षेत्र की मात्रा पर प्रभाव डालता है, और इसलिए सिलिकॉन का उपयोग किया गया आकार।
  • FPGA आंतरिक मार्ग: FPGA के भीतर राउटिंग चैनल में वे तार शामिल होते हैं जिन्हें विद्युत रूप से कॉन्फ़िगर करने योग्य स्विच का उपयोग करके परस्पर जोड़ा जा सकता है। इस तरह से चिप पर अलग-अलग बिंदुओं को एक साथ जोड़ना संभव है और इस तरह अलग-अलग कॉमन लॉजिक ब्लॉक को जो भी आवश्यक हो, कनेक्ट करें।

FPGA फर्मवेयर विकास

चूंकि FPGA एक विन्यास योग्य तर्क सरणी है, सिस्टम की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए तर्क को सेट करने की आवश्यकता है। कॉन्फ़िगरेशन फर्मवेयर द्वारा प्रदान किया जाता है - डेटा का एक सेट जो है

FPGAs की जटिलता को देखते हुए, FPGA के कार्य को डिजाइन करने के लिए सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है। FPGA डिज़ाइन प्रक्रिया उपयोगकर्ता द्वारा हार्डवेयर विवरण भाषा (HDL) परिभाषा या योजनाबद्ध डिज़ाइन प्रदान करके शुरू की जाती है।

आम एचडीएल वीएचडीएल (जहां वीएचडीएल खड़ा है) वीHSIC एचardware डीलेखन एलपीड़ा) और वेरिलोग। एक बार जब यह FPGA डिजाइन की प्रक्रिया में अगला कार्य पूरा हो गया है, तो विशेष रूप से उपयोग किए जा रहे FPGA परिवार के लिए एक नेटलिस्ट उत्पन्न होता है। यह FPGA के भीतर आवश्यक कनेक्टिविटी का वर्णन करता है और यह इलेक्ट्रॉनिक्स डिज़ाइन ऑटोमेशन टूल का उपयोग करके उत्पन्न होता है।

नेटलिस्ट को तब वास्तविक FPGA आर्किटेक्चर के लिए फिट किया जा सकता है, जिसे आमतौर पर FPGA कंपनी के स्वामित्व वाली जगह और रूट सॉफ़्टवेयर द्वारा निष्पादित की जाने वाली प्रक्रिया और मार्ग का उपयोग किया जाता है।

अंत में डिजाइन FPGA के लिए प्रतिबद्ध है और इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बोर्ड में किया जा सकता है, जिसके लिए यह इरादा है।

FPGA प्रोग्रामिंग पर ध्यान दें:

FPGAs को चिप के भीतर तर्क के विन्यास को सेट करने के लिए उपलब्ध होना चाहिए। इस फर्मवॉ को कई तरह से विकसित किया जा सकता है और कई अलग-अलग सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है।

के बारे में अधिक पढ़ें FPGA प्रोग्रामिंग

FPGA परीक्षण

उनकी जटिलता को देखते हुए, FPGA डिजाइन का कठोर परीक्षण करना आवश्यक है। यह परीक्षण सामान्य रूप से FPGA विकास प्रक्रिया के प्रत्येक चरण में किया जाएगा।

इसमें कार्यात्मक सिमुलेशन, और अन्य सत्यापन विधियां शामिल हैं, लेकिन प्रमुख मुद्दों में से एक समयरेखा का हो सकता है क्योंकि मूल तर्क के आकार और जटिलता का मतलब यह हो सकता है कि समय के मुद्दे उत्पन्न हो सकते हैं।

एक बार डिजाइन और सत्यापन की प्रक्रिया पूरी हो जाने के बाद, FPGA डिवाइस को कॉन्फ़िगर करने के लिए उत्पन्न बाइनरी फ़ाइल (FPGA कंपनी के स्वामित्व सॉफ्टवेयर का उपयोग करके) का उपयोग किया जाता है।

FPGA उपकरण

FPGAs के विकास और परीक्षण के लिए उपकरण विभिन्न स्रोतों से उपलब्ध हैं। स्पष्ट रूप से निर्माता कई FPGA विकास उपकरण प्रदान करने में सक्षम है, लेकिन तीसरे पक्ष FPGA HDL संश्लेषण, FPGA भौतिक संश्लेषण और सत्यापन उपकरण के लिए कई अन्य स्रोत हैं। इनमें वास्तविक विकास और FPGAs के परीक्षण के विभिन्न चरणों के लिए शामिल हैं।


वीडियो देखना: CPLDComplex Programmable Logic Devices (जून 2022).


टिप्पणियाँ:

  1. Misi

    यह अफ़सोस की बात है कि अब मैं व्यक्त नहीं कर सकता - खाली समय नहीं है। मैं लौटूंगा - मैं इस प्रश्न पर अपनी राय अवश्य व्यक्त करूंगा।

  2. Raymil

    अच्छा लिखा, अपने लिए बहुत कुछ सीखा, इसके लिए धन्यवाद!

  3. Shakajin

    अब सब कुछ स्पष्ट है, जानकारी के लिए बहुत धन्यवाद।



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