Altera® FPGA aspectos básicos y primeros pasos
Aspectos básicos de FPGA
Conocimientos previos: Circuitos integrados y diseño lógico
Los circuitos integrados (CI) generalmente se llaman "chips". Implementan circuitos electrónicos muy pequeños sobre un sustrato de silicio. Las CPU, las GPU y FPGAs son todos circuitos integrados. La mayoría de los CI implementan el diseño lógico. Las señales eléctricas entran en un CI y se interpretan como un "0" o como un "1" en función de su nivel de voltaje. Puedes mirar diferentes señales para reunir muchos valores, o puedes mirar la misma señal muchas veces diferentes y ver cómo cambia.
El diseño lógico es diseñar circuitos para tomar decisiones basadas en esos valores "0" y "1". Un diseño lógico se compone de puertas lógicas para comparar dos o más valores diferentes, para responder preguntas como: "¿Son ambos valores iguales?" o "¿Ambos valores son iguales?" Además, las estructuras llamadas "chanclas" espacian estas preguntas en el tiempo. Los diseños lógicos modernos tienen de miles a billones de puertas lógicas.
Una buena analogía es cuando escuchas música de piano. Cada cuenta de tiempo, el músico determina qué nota escuchará. Cada decisión es simple, pero una canción hermosa requiere muchas decisiones y mucha habilidad. ¡Una serie de buenos diseños lógicos en un CI puede producir respuestas computacionales increíbles!
¿Qué es un FPGA?
FPGA es el acrónimo de Field Programmable Gate Array. FPGAs son circuitos integrados semiconductores en los que se puede cambiar la mayor parte de la funcionalidad del dispositivo; cambiado por el ingeniero de diseño, cambiado durante el proceso de ensamblaje de PCB o incluso cambiado después de que se implementa un producto.
Los cambios se producen al cambiar qué entradas y salidas eléctricas se reciben, qué puertas lógicas y flipflops se implementan, y cómo esas puertas se conectan entre sí.
Una FPGA se compone de una cuadrícula de lógica configurable, conocida como módulos lógicos adaptativos (ALMs), y bloques especializados, como bloques de procesamiento de señales digitales (DSP) y bloques de memoria de acceso aleatorio (RAM). Estos bloques programables se combinan a través de interconexiones de enrutamiento configurables para implementar circuitos digitales completos.
¿Quién usa FPGAs?
Desarrolladores
Los desarrolladores utilizan FPGAs en la industria electrónica para muchas aplicaciones diferentes.
Investigadores
Los investigadores utilizan FPGAs para explorar el diseño lógico para resolver problemas difíciles e implementar nuevos algoritmos.
Estudiantes
Dado que FPGAs se pueden programar una y otra vez, son una forma ideal de aprender diseño lógico.
Aficionados
Al igual que los estudiantes, a menudo los aficionados tienen el deseo de aprender diseño lógico, y FPGAs son perfectos para esto.
¿Por qué usarías una FPGA?
Los beneficios de usar un FPGA incluyen:
Flexibilidad
FPGA La funcionalidad puede cambiar en cada encendido del dispositivo.
Aceleración
Consiga que los productos salgan al mercado más rápidamente o aumente el desempeño de su sistema.
Integración
Los FPGAs actuales incluyen procesadores en el chip, transceptores de E/S a 28 Gbps (o más rápidos), bloques de RAM, motores DSP y mucho más.
Costo total de propiedad (TCO)
Si bien los ASIC pueden costar menos por unidad que un FPGA equivalente, su construcción requiere un gasto no recurrente (NRE), costosas herramientas de software, equipos de diseño de especialización y largos ciclos de fabricación.
¿Cómo se usa una FPGA?
Metodología de diseño |
Descripción |
Herramienta principal utilizada |
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Diseño FPGA tradicional |
Esta metodología utiliza un lenguaje de descripción de hardware (HDL) para describir un diseño y una herramienta de automatización de diseño electrónico (EDA) para convertir la descripción del diseño en una implementación FPGA. |
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Diseño de alto nivel |
Esta metodología hace uso de un lenguaje de nivel superior, generalmente Data Parallel C++ (DPC++) para describir un diseño. Para utilizar sólo DPC++, debe utilizar una placa compatible que esté conectada a un equipo con un host x86. Puede mezclar esta metodología con el diseño tradicional de FPGA para una mejor productividad. |
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Servicios de diseño FPGA uso |
Si desea utilizar un FPGA en su producto, pero no tiene la experiencia para hacer el diseño usted mismo, Altera tiene muchos socios que ofrecen servicios de diseño FPGA. |
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Recursos adicionales para principiantes
| Descripción del tema | |
|---|---|
| FPGA Capacitación técnica | Altera ofrece capacitación técnica gratuita para aprender a usar FPGAs. Aprenda temas avanzados, como la metodología de cierre de plazos y Platform Designer. |
| Programa Académico FPGA | Ofrecemos recursos para ayudar a los maestros y profesores a crear clases para cursos de ingeniería y ciencias de la computación. |
| Comunidad FPGA | Obtenga asistencia y converse con los miembros de la comunidad de desarrolladores de FPGA. |
| Placa DE-10 Lite | Esta tabla es una buena opción para principiantes. |
| FPGA ejemplos de diseño | Este repositorio de ejemplos de diseño para FPGAs incluye ejemplos de diseño para diseñadores de todos los niveles. |
| FPGA recursos de apoyo | Esta página conduce a todos los recursos de soporte disponibles para desarrolladores de FPGA. |
Otros recursos introductorios
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