การ ออก แบบ และ วิเคราะห์ ทาง วิศวกรรม
ใช้เทคโนโลยีของฟพกาเพื่อปรับแต่งและใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ชั้นสูง
Table of Contents
FPGA คืออะไร?
Frand- Propymames Arrays (FPGA) เป็นอุปกรณ์กึ่งตัวนําร่องที่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของโครงสร้างตรรกะที่ปรับแต่งได้ (CLB) เชื่อมต่อผ่านการเชื่อมต่อแบบโปรแกรมได้ ซึ่งแตกต่างจากวงจรโปรแกรมที่ยืดหยุ่นได้ (ASIC) ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกันได้ยากสําหรับฟังก์ชันเดียวได้ FPG สามารถตั้งโปรแกรมให้ทํางานต่อได้จากการผลิตแบบดิจิตอลใด ๆ ก็ได้ หลังจากที่มีการปรับปรุงระบบวงจร การปรับปรุงระบบได้โดยระบบวงจรระบบ (UTS-FFFO) และทรัพยากรต่าง ๆ สามารถปรับแต่งใช้งานได้โดยการใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น DIFL หรือ VHLII
สถาปัตยกรรมภายในยังรวมถึงบล็อกหน่วยความจําฝังตัว (BRAM), การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DP) และระบบ ทรานซิฟเวอร์ความเร็วสูง (O) ทรานซิฟเวอร์ รุ่น FPGAs ผนวกระบบประมวลผลทั้งหมดเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น AMD Xilx Zynq อุปกรณ์รวม ARMCCotex Cartics ด้วย ตรรกะแบบโปรแกรมแบบโปรแกรมแบบระบบ ทําให้พวกเขาอยู่ใน SRAM การปรับแต่งจะถูกเก็บใน SRAM ทําให้อุปกรณ์สามารถทําการจําลองใหม่ได้ระหว่างปฏิบัติการ
ทําไมเลือก FPGA มากกว่าเทคโนโลยีทางเลือก?
การ ตัดสิน ใจ ใช้ เอฟ พีจี เอ มัก จะ ลด ลง จน เหลือ แต่ การ ค้า ระหว่าง การ แสดง, ความ ยืดหยุ่น, และ ค่า ใช้ จ่าย.
ประมวลผลขนาดมาก
FPGAs มีความคล้ายคลึงกันในตัวมันเอง ขณะที่ CPU ประมวลผลคําสั่ง sequential sections FPGA สามารถประมวลผลข้อมูลได้หลายพันสายพร้อมกัน ซึ่งทําให้สามารถปรับระดับงานได้สูงสุด เช่น การประมวลผลวิดีโอจริง โปรแกรมตั้งค่าวิทยุ และความเร็วอุปกรณ์ Company เช่น ไมโครซอฟต์ และ อเมซอน ได้ใช้ FPGA ในศูนย์ข้อมูลของพวกเขาเพื่อเร่งการทํางานการประมวลผลและคํานวณข้อมูล
ความ เฉื่อย และ การ กะเทาะ ใน เรื่อง การ กําหนด เวลา
เนื่องจากตรรกะนี้ถูกนํามาใช้โดยตรงในฮาร์ดแวร์ วงจร FPGA สามารถบรรลุความล่าช้าของสภาวะจํากัดในนาโนวินาที
การปรับโครงสร้างให้ใช้ได้โดยไม่ต้องทําการออกแบบใหม่
ตรงข้ามกับ ASICCs ซึ่งต้องใช้ชุดหน้ากากแพง ๆ และเดือนของสิ่งหลอกลวง FPGA สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้ในไม่กี่วินาที ซึ่งจะช่วยให้การขยายตัวแบบตัวเอียง, การอัพเกรดสนาม, และความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับมาตรฐาน (เช่น รหัสวิดีโอหรืออัลกอริทึมแบบเข้ารหัสใหม่) โดยไม่ต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์
การเร่งความเร็วสําหรับฟังก์ชันเฉพาะ
การ ศึกษา วิจัย ราย หนึ่ง แสดง ว่า การ ศึกษา วิจัย โดย ใช้ วัคซีน ใน การ ผลิต วัคซีน เป็น วิธี ที่ ดี ที่ สุด ใน การ ผลิต วัคซีน.
การ ออก แบบ กับ เอฟ พี จี เอ: จาก แนว คิด ไป สู่ การ ทํา ให้ ครบ ถ้วน
โครงสร้างภาษา (HDLs)
โปรแกรม FPGA เปิดใช้งานหลักคือ ออกแบบผ่าน HDL และ VHDL และ Verilog เป็นรายการที่นิยมมากที่สุด แต่เครื่องมือสังเคราะห์เสียงชั้นสูงใหม่กว่า (HLS) อนุญาตให้นักออกแบบเขียนใน C/C+ หรือระบบวิกิตาร รหัสจะถูกสังเคราะห์เป็นระบบเครือข่าย ซึ่งต่อมาจะถูกโยงไปยังบล็อกตรรกะที่มี และเส้นทางใช้งานอยู่ ผลประโยชน์ของ FPGA คือการออกแบบแบบเดียวกันนี้สามารถมุ่งไปยังอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ถูกปรับเปลี่ยนได้จากรุ่นเล็ก ๆ
การตรวจสอบและจําลอง
ก่อนเขียนโปรแกรม FPGA การจําลองแบบแบบละเอียดนั้นจําเป็น เครื่องมืออย่าง Sim หรือ Vivada Simormormormalor Designer อนุญาตให้ตรวจสอบการจับเวลา การทํางานถูกต้อง และการบริโภคพลังงาน ระบบที่ซับซ้อน ฮาร์ดแวร์ (HIL) (HIL) สามารถรวมสัญญาณจริง ๆ ของโลกเข้ากับแบบจําลองจําลอง
การปรับแต่งและรุ่นของบิตสตรีม
การแสดงผลสุดท้ายของการแปลงแบบ FPGA เป็นการไหลของแฟ้มแบบทบ่ง (FTA) เป็นแฟ้มแบบทบ่งบิต (fround) ของแฟ้มไบนารีนี้จะมีข้อมูลการปรับแต่งสําหรับ LUTs, ถอดรหัส mixs และบล็อค Regages การเขียนโปรแกรมผ่าน TIFFAG, PPI แฟลช หรือผ่านเครือข่ายสําหรับการปรับปรุงระยะไกล จํานวนมาก FPPGs รองรับการปรับเปลี่ยนค่าบางส่วน – การเปลี่ยนส่วนตรรกะ ในขณะที่ที่เหลือยังคงทําการใช้งาน – เปิดใช้งานการ อัลแมพโตซิน
โปรแกรม FPGA ข้ามอุตสาหกรรม
การ ใช้ กาว อย่าง มี ประสิทธิภาพ ทํา ให้ มัน มี ความ สามารถ ใน การ หา เหตุ ผล อื่น ๆ ที่ ขาด ไม่ ได้ ใน ขอบเขต ต่อ ไป นี้.
การ สื่อสาร และ 5G
FPGA จัดการกับกระบวนการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลขนาดใหญ่ ในสถานีฐาน, ทําการเข้ารหัสทางช่อง/ ถอดรหัส, และรองรับการปรับโครงสร้างของระบบ MIMMO ขนาดมหึมา ความสามารถในการปรับมาตรฐานวิทยุแบบอื่น (LET, 5GNR, Vinphi-6) โดยไม่มีอุปกรณ์เปลี่ยนแปลงเป็นเครื่องมือหลักสําหรับผู้ดําเนินการเครือข่าย Xilx (ปัจจุบันคือส่วนย่อยของเซอร์เดวิส ทรานซีเวอร์ที่ตรงกับความต้องการระดับสูงของ ด้านหน้าและด้านหลังของอินเตอเรชัน (March).
อัตโนมัติ – จาก อะ ดี เอ ส ไป เป็น การ ขับ รถ แบบอัตโนมัติ
ในรถสมัยใหม่ FPGAs ถูกใช้ในการทําการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ (radar, LiDAR, กล้องถ่ายภาพ), การตรวจจับวัตถุจริง และการตัดสินใจ ⁇ , การตัดสินใจ, photial parames enguages as as as as as as lemis for lest slections และมักรวมกับเครื่องเร่งอนุภาค GPU ในเครื่องควบคุมโดเมน เป็นต้นมา ครอบครัวซินซ์ Zynq SCalase+ นํามาใช้อย่างแพร่หลายใน profiles
การ ตรวจ และ การ วินิจฉัย
Realphio Teaming, CT, และระบบเอ็มอาร์ไอ พึ่งอาศัยระบบ FPGA สําหรับการปรับรูปแบบแสง, การสร้างภาพขึ้นใหม่ และการกรอง สถาปัตยกรรมคู่นี้สามารถประมวลผลข้อมูลได้เป็นล้านจุดต่อวินาที เปิดใช้งานการถ่ายภาพแบบไฮซโซลูชันได้โดยมีความล่าช้าน้อยที่สุด นอกจากนี้ FPGAs ถูกใช้ในอุปกรณ์ตรวจวัดแบบพกพา ซึ่งการบริโภคพลังงานต้องยังคงต่ําอยู่
ขอบเขตและการป้องกัน
การประมวลผลสัญญาณเรดาร์ ระบบสื่อสารที่ปลอดภัย และระบบปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์ ต้องการทั้งประสิทธิภาพสูงและความขรุขระ FPGAs ในส่วนนี้ปกติจะมี อัลกอริทึมของรังสีจารต (เช่น ไมโครชิป RTX หรือ Xilx Qhseies) ที่ดําเนินงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การปรับปรุงระบบของกองทัพช่วยให้ระบบสร้างอัลกอริทึมและคลื่นความถี่ในสาขาวิชาชีพปรับปรุง
ศูนย์ ข้อมูล และ การ ค้า เงิน
เทค ครีเอกซ์ เช่น Google, Microsoft และ AWS ได้รวม FPGS เข้าเป็นโครงสร้างพื้นฐานของเครื่องแม่ข่าย เพื่อเร่งความเร็วการเรียนรู้ของเครื่อง ประมวลผลเครือข่าย และข้อมูลในฐานข้อมูล การค้าแบบไฮฟลายเคชัน FGAs สามารถวิเคราะห์และดําเนินการค้าผ่านระบบเครือข่ายในไม่กี่วินาที – ความเร็วที่เป็นไปไม่ได้ด้วยซอฟต์แวร์แบบง่าย เช่น Xilinx และ Intra (หน่วยเร่งความเร็วของ Altra) ในปัจจุบันนี้ให้นําเสนอการ์ดที่อุทิศให้กับการทํางานเหล่านี้
FPGA vs. AsIC vs. GPU: เลือกเครื่องมือด้านขวา
แต่ละเทคโนโลยีมีตําแหน่งที่หวานที่แตกต่างกัน แอสกีมีผลงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและมีอํานาจต่ําที่สุดสําหรับการทํางานคงที่ แต่ต้องการปริมาตรสูง (ล้านของหน่วย) เพื่อใช้เป็นข้ออ้างในการให้ NER. GPUs เหนือกว่าการทํางานที่ข้อมูล parallel ด้วยความเข้มสูง (เช่น การเรียนระดับความแรงต่ํา) FPGAs ครอบคลุมพื้นที่ตรงกลาง: การใช้งานใกล้กับงานหลายงานที่มีความยืดหยุ่นหลังการใช้งาน สําหรับโปรแกรมที่ต้องการทั้งความล่าช้าและความยืดหยุ่นต่ํา – การปรับแต่งแบบเร็ว โพรเซสแบบมาตรฐาน – ppa ส่วนมากเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม
การ จําลอง เทคโนโลยี เอฟ พีจี เอ และ อนาคต
AI และการเรียนรู้เครื่อง
การ ที่ ระบบ ประสาท มี พลัง และ ควบคุม ความ เร็ว ของ มัน ทํา ให้ มัน เหมาะ ที่ จะ ใช้ หุ่น ยนต์, หุ่นยนต์, และ ไอโอต อุตสาหกรรม ของ OpenVNO เครื่อง มือ ที่ ใช้ ใน การ อิเล็กทรอนิกส์ และ แอม ดี เอ ไอ สามารถ นํา ระบบ ประสาท ที่ ได้ รับ การ ฝึก อบรม มา ใช้ กับ เครือ ข่าย ประสาท ที่ มี การ ฝึก มา ใช้ กับ เส้นใย เอฟ พี พี เอ ใน การ ทํา งาน น้อย ลง เนื่อง จาก เครือ ข่าย นี้ มี ความ สามารถ ใน การ ปรับ ตั้ง เครื่อง เร่ง ให้ เป็น เครื่อง ปรับ ปรุง รุ่น ที่ ต่าง ออก ไป จึง กลาย เป็น ประโยชน์ ต่อ ผู้ ทํา งาน ที่ มี ความ สามารถ แตก ต่าง กัน
การ สังเคราะห์ แสง และ การ สับปะรด
FPGA รุ่นต่อไปกําลังเคลื่อนไปยังสถาปัตยกรรมหลายแบบ โดยรวมตรรกะ, ความจํา, และ บล็อกแอ็คชั่นเดียวโดยใช้อินเตอร์พอสเซอร์ นักออกแบบสามารถสร้างระบบขนาดใหญ่ (จํานวนเซลล์ตรรกะ) ได้โดยไม่ต้องจํากัดขนาดโดยตัวต่อ (retuple) นี่คล้ายกับวิธีการ AMD และข้อมูลข้อมูล PDF ที่มีการรวม CPU และ FPG บนชิปเดียวกัน – แผ่นเซนซ์เวอร์สเตชัน (CF) เป็นตัวอย่างที่สําคัญ
OpenCOWERSized ฮาร์ดแวร์และเครื่องมือ
การ เพิ่ม ของ โครงการ โอเพนซอร์ส เช่น ยอ ซีย์ (สําหรับ การ สังเคราะห์) และ การ สังเคราะห์ แสง (สําหรับ การ ชดเชย และ การ สาธิต) เป็น การ ลด การ พัฒนา เอฟ พี เอ จี เอ โดย เฉพาะ สําหรับ อุปกรณ์ นัต โต และ โก วิน เล็ก ๆ.
การ ป้องกัน และ การ ประหาร ชีวิต ที่ ไว้ ใจ ได้
ด้วยความกังวลที่เพิ่มขึ้นของฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์โจมตี FPGAs เสนอคุณสมบัติความปลอดภัยที่พิเศษ การเข้ารหัสแบบบิตสตรี, การตรวจสอบ และความสามารถในการแยกตรรกะในขอบเขตความปลอดภัยที่แตกต่างกัน ทําให้โปรแกรมดึงดูดความสนใจ เช่น enclavs และ blogchain ฮาร์ดแวร์ กระทรวงความมั่นคงแห่งสหรัฐอเมริกา มีการสนับสนุนอย่างกระตือรือร้นในการค้นคว้าเกี่ยวกับระบบป้องกัน FPGAFGAFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFFFEFFFFFFFIFFFSFEFFFS
เริ่มด้วยการพัฒนา FPGA
สําหรับวิศวกรและนักวาดงานอดิเรกใหม่ๆ ที่เพิ่งมาถึง FPGAs เส้นทางการเรียนรู้มักเริ่มต้นด้วยตรรกะแบบผสมง่ายๆ (LDS, continuations, Contact and PATH) ก้าวหน้าไปยังระบบการสื่อสารแบบรัฐ (UART, PATI), และย้ายรูปแบบพื้นฐานแบบ quarcvolutions (อังกฤษ: Augusty)
รูปแบบการวน
เทคโนโลยี FPGA ยังพัฒนาอย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่องในอัตราที่เร็ว และมีการบิดตัวของช่องว่างระหว่างซอฟต์แวร์ที่มีการกําหนดความยืดหยุ่นและฮาร์ดแวร์ระดับ