• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Field-programmable gate array

    Przeczytaj także...
    C-One to komputer zbudowany w oparciu o technologię FPGA, mający pierwotnie być klonem Commodore 64, później rozszerzony o możliwość emulacji innych platform (obecnie Amstrad CPC i własny tryb C-One). Został zaprojektowany przez Jeri Ellsworth i Jensa Schönfelda a wyprodukowany przez firmę Individual Computers.VHDL (ang. Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language ) jest bardzo popularnym językiem opisu sprzętu używanym w komputerowym projektowaniu układów cyfrowych typu FPGA i ASIC.
    Commodore 64, C64, CBM64 – komputer domowy z lat 80. XX wieku firmy Commodore Business Machines (CBM). C64 był dotychczas najlepiej sprzedającym się komputerem w historii informatyki.
    Układ programowalny Altera Stratix II GX FPGA
    Układ programowalny Altera Stratix IV GX FPGA
    Układ programowalny Spartan firmy Xilinx

    Bezpośrednio programowalna macierz bramek (od ang. field-programmable gate array, FPGA) – rodzaj programowalnego układu logicznego. Dla projektanta ma funkcjonalność taką samą jak specjalizowany układ scalony, jednak może być wielokrotnie programowany bez demontażu, po jego wytworzeniu i zainstalowaniu w urządzeniu docelowym. FPGA to jedna z dwóch rodzin programowalnych cyfrowych układów logicznych o dużym stopniu scalenia – drugą grupę stanowią układy CPLD (ang. complex programmable logic device) o nieco innej architekturze. Największymi dostawcami tego typu są firmy Altera i Xilinx, a także Actel, Atmel, Cypress, Lattice Semiconductor, QuickLogic.

    EEPROM (ang. Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) – rodzaj nieulotnej pamięci komputerowej. Oznaczana równeż jako E²PROM.SRAM (ang. Static Random Access Memory), statyczna pamięć o dostępie swobodnym – typ pamięci półprzewodnikowej stosowanej w komputerach, służy jako pamięć buforująca między pamięcią operacyjną i procesorem.

    Bezpośrednio programowalne macierze bramek są zazwyczaj wolniejsze od odpowiadających im specjalizowanych układów scalonych i pobierają więcej mocy. Mają natomiast wiele innych zalet takich jak krótszy czas projektowania, niższe koszty produkcji (dla małych serii). Ponadto istnieje obecnie możliwość wykonania tzw. hard copy FPGA, czyli układu scalonego o funkcjonalności takiej jak wgrany do FPGA projekt. Układ taki jest szybszy i pobiera mniej mocy.

    Mars Exploration Rover-B (MER-B) (znana również pod nazwą "Opportunity" ) – bezzałogowa misja na Marsa, której celem jest przeprowadzenie badań geologicznych planety. Misja jest realizowana przez JPL NASA. Misja rozpoczęła się w dniu lądowania pojazdu na Marsie, czyli 25 stycznia 2004 roku i została zaplanowana na 90 marsjańskich dni. Została ona wielokrotnie przedłużona i trwa nadal. Do 19 marca 2013 roku pojazd spędził na powierzchni Marsa 3253 marsjańskie dni i przebył dystans 35 625,03 metra.CPLD (ang. Complex Programmable Logic Device) – złożone programowalne układy elektroniczne. Są one koncepcyjnie podobne do SPLD, lecz mają bardziej złożoną budowę, tzn. posiadają większe zasoby logiczne i możliwości funkcjonalne. Mają architekturę hierarchiczną opartą na makrokomórkach logicznych, których zawierają od kilkudziesięciu do kilkuset. Zazwyczaj od 4 do 16 makrokomórek jest połączonych w większe bloki funkcjonalne. Wiele takich bloków jest zaś łączona za pomocą matrycy połączeniowej kluczy, której zdolność łączeniowa określa, w jakim stopniu układ jest programowalny. Ta liczba połączeń wewnątrz matrycy określa bowiem, jak łatwo jest dostosować jakiś projekt do danego układu programowalnego.
    Typowy element logiczny

    Na ogół programowalne macierze bramek zawierają rozmieszczone matrycowo bloki logiczne CLB. Poszczególne bloki są łączone ze sobą za pośrednictwem linii traktów połączeniowych (routing channels) oraz programowalnych matryc kluczy połączeniowych umieszczonych w miejscu krzyżowania się traktów poziomych i pionowych. Na obrzeżach matrycy bloków logicznych znajdują się programowalne bloki IOB (wejściowo-wyjściowe). Struktury FPGA zawierają od 64 do dziesiątków tysięcy bloków logicznych o bardzo zróżnicowanej budowie. Bloki logiczne mogą być bardzo złożone, jest ich wówczas mniej w układzie lub względnie proste i jest ich wówczas więcej. Zazwyczaj złożone bloki logiczne zawierają dwie lub więcej pamięci RAM umożliwiających tworzenie tablic wartości funkcji LUT (Look-up Table) i dwa lub więcej przerzutników. W większości układów są to tablice czterowejściowe (pamięć RAM o pojemności 16 bitów). W układach o prostszej budowie, bloki logiczne zawierają zwykle dwuwejściowe układy generacji funkcji kombinacyjnych lub multipleksery czterowejściowe i, ewentualnie, przerzutniki.

    Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców. Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku.

    Nowoczesne układy FPGA mają możliwość przeprogramowania „w locie” poprzez zastosowanie mechanizmu częściowej rekonfiguracji, co prowadzi do pomysłu rekonfigurowalnego komputera czy rekonfigurowalnego systemu – czyli układów, które mogą dostosować swoją strukturę tak by lepiej sprostać zadaniom, przed którymi stoją w danym momencie.

    Mars – czwarta według oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego. Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga wojny – Marsa. Zawdzięcza ją swej barwie, która przy obserwacji z Ziemi wydaje się być rdzawo-czerwona i kojarzyła się starożytnym z pożogą wojenną. Postrzegany odcień wynika stąd, że powierzchnia planety zawiera tlenki żelaza. Mars jest planetą wewnętrzną z cienką atmosferą, o powierzchni usianej kraterami uderzeniowymi, podobnie jak powierzchnia Księżyca. Występują tu także inne rodzaje terenu, podobne do ziemskich: wulkany, doliny, pustynie i polarne czapy lodowe. Okres obrotu wokół własnej osi jest niewiele dłuższy niż Ziemi i wynosi 24,6229 godziny (24h37min22s). Na Marsie znajduje się najwyższa góra w Układzie Słonecznym – Olympus Mons i największy kanion – Valles Marineris. Gładki obszar równinny Vastitas Borealis na półkuli północnej obejmuje 40% powierzchni planety i może być pozostałością ogromnego uderzenia. W przeciwieństwie do Ziemi, Mars jest geologicznie i tektonicznie nieaktywny.Multiplekser (w skrócie MUX) – układ kombinacyjny, najczęściej cyfrowy, służący do wyboru jednego z kilku dostępnych sygnałów wejściowych i przekazania go na wyjście.

    Układy FPGA używane są w cyfrowym przetwarzaniu sygnałów, lotnictwie i wojsku, w fazie prototypowej układów ASIC i w wielu innych dziedzinach. Np. układy FPGA firmy Xilinx z powodzeniem sprawdziły się w misji na Marsa zakończonej lądowaniem łazików Spirit i Opportunity.

    Aby zdefiniować zachowanie układu FPGA używa się języka opisu sprzętu, jak Verilog lub VHDL. Następnie przy pomocy narzędzi syntezy generuje się listę połączeń, która potem w procesie implementacji jest odwzorowywana w konkretnym układzie. Należy zwrócić uwagę, że proces syntezy dopuszcza tworzenie układów logicznych dowolnych rozmiarów, podczas gdy proces implementacji jest próbą wpisania go do konkretnej programowalnej macierzy bramek, gdzie może zabraknąć zasobów do realizacji zadanej logiki. Do zaprogramowania FPGA służy plik binarny, który zawiera informacje o konfiguracji układu.

    Natami (akronim Native Amiga) – rekonstrukcja komputera Amiga w postaci nowej płyty głównej zaprojektowanej przez Thomasa Hirscha i Zespół Natami. Projekt Natami jest implementacją układów specjalizowanych Amigi w technologii FPGA. Jego celem jest być w pełni kompatybilnym z oryginalnym AmigaOS, jak i wysoce kompatybilnym na poziomie sprzętowym. Natami umożliwi bezpośrednie odwołania do sprzętu, jak w oryginalnej Amidze. Finalna wersja deweloperska płyty głównej Natami jest spodziewana w pierwszym kwartale 2011 roku. Źródła HDL do programowania FPGA są zamknięte. Wybranym językiem programowania sprzętu jest firmowy język opisu sprzętu firmy Altera.Programowalność bezpośrednia - cecha komponentu elektronicznego lub urządzenia, którego wbudowane oprogramowanie (firmware) można modyfikować bez fizycznego demontażu, np. BIOS we współczesnych płytach głównych. W języku angielskim urządzenie programowalne bezpośrednio określa się jako Field Programmable (dosł. "w polu"), czyli "na miejscu". Przykładem jest Field Programmable Gate Array.

    Układy rekonfigurowalne można podzielić ze względu na rodzaj technologii wykorzystywanej w celu pamiętania swojej konfiguracji:

  • SRAM – bazuje na technologii pamięci statycznej, dlatego przy braku zasilania tracą swoją konfigurację
  • EPROM – zazwyczaj programowalne tylko raz, ewentualnie można wykasować ich konfigurację przy pomocy promieniowania ultrafioletowego
  • EEPROM – wielokrotnego użytku, zachowują swoją konfigurację przy braku zasilania
  • FLASH – wielokrotnego użytku. Zazwyczaj komórki FLASH są mniejsze niż odpowiadające im komórki EEPROM, dlatego układy takie są tańsze do wyprodukowania.
  • przepalenia (ang. fuse), udrożnienia (ang. anti-fuse) – programowalne tylko raz. Jest to stary typ technologiczny, ale nadal chętnie wykorzystywany przez wojsko z uwagi na wysoką odporność na impuls elektromagnetyczny z broni nuklearnej. W układach tego typu podczas programowania następuje „przepalenie” wybranych wewnętrznych rezystorów (typowo 300 Ω) połączeniowych, co skutkuje trwałością i nieodwracalnością zapisu układu.
  • Zobacz też[ | edytuj kod]

  • ULA
  • PLD
  • C-One – komputer zaprojektowany przez Jeri Ellsworth, będący programowalnym klonem Commodore 64
  • Minimig – reimplementacja komputera Amiga 500 przy użyciu FPGA
  • Natami – klon komputera Amiga oparty o FPGA, będący z założenia udoskonaloną wersją Amigi
  • Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Clive Maxfield: The design warrior’s guide to FPGAs: devices, tools and flows. Amsterdam: Elsevier, 2004. ISBN 978-0-7506-7604-5.
    2. Remigiusz Wiśniewski: Synthesis of compositional microprogram control units for programmable devices. Zielona Góra: University of Zielona Góra, 2009, s. 153. ISBN 978-83-7481-293-1.

    Linki zewnętrzne[ | edytuj kod]

  • FPGA Central
  • FPGA Faq
  • Spirit (oficjalna nazwa Mars Exploration Rover-A, w skrócie MER-A) – bezzałogowa misja na Marsa, której celem było przeprowadzenie badań geologicznych tej planety. Misja była realizowana przez laboratorium Jet Propulsion Laboratory będące częścią amerykańskiej agencji kosmicznej NASA. Równocześnie z misją Spirit, przeprowadzana jest bliźniacza misja Opportunity, znana pod oficjalną nazwą Mars Exploration Rover-B, w skrócie MER-B.Hardware Description Language, HDL (ang.) – język opisu sprzętu, wykorzystywany do opisu układów cyfrowych w technice cyfrowej.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Pamięć flash (ang. flash memory) – rodzaj pamięci EEPROM, pozwalającej na zapisywanie lub kasowanie wielu komórek pamięci podczas jednej operacji programowania. Jest to pamięć trwała (nieulotna) – po odłączeniu zasilania nie traci zapisanych w niej danych.
    ULA (ang Uncommitted logic array) - logiczne układy scalone ASIC wykonane w technologii niezdefiniowane tablice bramkowe. Układy tego typu są produkowane w dwóch zasadniczych etapach. W etapie pierwszym produkuje się niezależne od odbiorcy wafle krzemowe zawierające bramki logiczne. W drugim etapie następuje naniesienie na wafel warstwy ścieżek przewodzących tworząc układ według zamówienia odbiorcy i umieszczanie układów w obudowach.
    EPROM (ang. Erasable Programmable Read-Only Memory) – rodzaj pamięci cyfrowej w postaci układu scalonego, przechowującej zawartość także po odłączeniu zasilania. Wykorzystuje specjalnie skonstruowany tranzystor MOS z dwiema bramkami: sterującą, normalnie połączoną elektrycznie z resztą układu i bramką pamiętającą, odizolowaną od reszty układu.
    Bramka logiczna – element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów (dziś zazwyczaj: układ scalony, choć podobne funkcje można zrealizować również za pomocą innych rozwiązań technicznych, np. hydrauliki czy pneumatyki), realizujący fizycznie pewną prostą funkcję logiczną, której argumenty (zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch wartości, np. 0 lub 1 (zob. algebra Boole’a).
    Plik binarny – plik o dowolnej zawartości, oznacza wszystkie pliki poza plikami tekstowymi zawierającymi tekst zapisany w ustalonym sposobie kodowania znaków drukarskich, wraz z kodami sterującymi, w tym także kod znaku końca pliku – ^Z.
    Łazik – rodzaj sondy kosmicznej, posiadający możliwość poruszania się po powierzchni ciała, na którym wylądował (planety lub księżyca, w planach także planetoid). Łazik, dzięki swojej mobilności, ma dużą przewagę nad tradycyjnym lądownikiem w kwestii wyboru miejsca i obiektu badań, jednak jego wysłanie jest znacznie droższe ze względu na konieczność umieszczenia systemu napędowego wewnątrz sondy, co znacznie zwiększa jej wagę. Do łazików zaliczane są głównie pojazdy bezzałogowe, ale łazikiem księżycowym był też nazywany załogowy Lunar Roving Vehicle, używany w misjach programu Apollo.
    ASIC (ang. Application Specific Integrated Circuit) – typ elektronicznych układów scalonych zaprojektowanych do realizacji z góry ściśle określonego zadania.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.024 sek.