FPGA

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  • Publicado : 9 de março de 2014
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Introdução à tecnologia FPGA
Introdução
A tecnologia FPGA (Field-programmable gate array) continua a ganhar impulso, e o mercado mundial de FPGA vem crescendo de US$ 1,9 bilhões em 2005 para US$ 2,75 bilhões em 2010. Desde sua invenção em 1984 pela Xilinx, os FPGAs passaram de um simples chip de lógica personalizada até realmente substituir circuitos integrados de aplicações específicas(application-specific integrated circuits – ASIC) personalizadas para processamento de sinais e aplicações de controle.
ASIC: Application Specific Integrated Circuit é um circuito integrado (CI) construído para executar uma tarefa específica, ou seja, customizado para um uso particular ao contrário dos CIs de uso geral. Por exemplo, um chip projetado somente para rodar um telefone celular é um ASIC.O que é um FPGA?
FPGAs são chips de silício reprogramáveis que usa blocos lógicos programáveis pré-construídos que tem recursos de roteamento, você pode configurar esses chips para implementar funcionalidades personalizadas de hardware, sem nunca ter que pegar em uma placa de montagem ou ferro de solda. Você desenvolve tarefas de computação digital em software e as compila em um arquivo deconfiguração ou bitstream que contém informações sobre como os componentes devem ser ligados entre si.
Além disso, os FPGAs são totalmente reconfiguráveis e imediatamente assumem uma nova "personalidade" quando você recompila uma nova configuração de circuito. No passado, a tecnologia FPGA só estava disponível para engenheiros com uma profunda compreensão do projeto de hardware digital. O surgimentode ferramentas de projeto de alto nível, no entanto, está mudando as regras da programação FPGA, com as novas tecnologias que convertem diagramas de blocos gráficos ou mesmo código em C em circuitos de hardware digital.
A adoção de chips FPGA em todos os setores é dirigida pelo fato dos FPGAs combinarem as melhores partes do ASIC a sistemas baseados em processador. Os FPGAs oferecem confiabilidadee velocidade na temporização por hardware, mas não exigem grandes volumes para justificar o grande gasto inicial de um projeto ASIC personalizado. O silício reprogramável também tem a mesma flexibilidade de um software rodando em um sistema baseado em processador, mas não é limitado pelo número de núcleos de processamento disponível. Ao contrário de processadores, os FPGAs são verdadeiramenteparalelos por natureza, de modo que diferentes operações de processamento não têm que cosumir os mesmos recursos. Cada tarefa independente de processamento é atribuída a uma seção dedicada do chip, e pode funcionar de forma autônoma, sem qualquer influência de outros blocos lógicos. Como resultado, o desempenho de uma parte da aplicação não é afetado quando um processamento adicional é inserido.Benefícios
1. Desempenho: Aproveitando-se do paralelismo do hardware, os FPGAs excedem o poder dos processadores digitais de sinais (digital signal processors – DSPs) quebrando o paradigma de execução sequencial e realizando mais por um ciclo de clock. Controlar entradas e saídas (E/S) no nível do hardware fornece tempos de resposta muito mais rápidos devido às funcionalidades especializadas paraaproximar aos requisitos da aplicação.
2. Tempo de Mercado: A tecnologia FPGA oferece flexibilidade e rapidez na capacidade de prototipagem em face as crescentes preocupações sobre o tempo de mercado. Você pode testar uma ideia ou conceito e verificar no hardware sem passar pelo longo processo de fabricação de um projeto personalizado com ASIC. Você pode então implementar mudanças incrementais einteragir com o projeto de FPGA em poucas horas em vez de semanas. A crescente disponibilidade de ferramentas de software de alto nível diminui a curva de aprendizado com as camadas de abstração e, frequentemente, incluem valiosos núcleos IP (funções pré-construidas) para o controle avançado e processamento de sinais.
3. Custo: A engenharia não recorrente, (nonrecurring engineering – NRE) de...