FPGA PCB 구성 요소

FPGA 란 무엇입니까?

FPGA(Field Programmable Gate Array, 필드 프로그래밍 가능한 도어 어레이)는 재구성 가능한 회로 칩 및 하드웨어 구조입니다.FPGA 디자인은 단순한 칩 연구가 아니라 주로 FPGA 모델을 사용하여 다른 업계의 제품을 설계합니다.프로그래밍을 통해 FPGA 사용자는 언제든지 응용 장면을 변경할 수 있습니다.CPU, GPU 등 하드웨어의 다양한 병렬 작업을 시뮬레이션할 수 있습니다.FPGA는 대상 하드웨어와의 고속 인터페이스 연결을 통해 대상 하드웨어의 낮은 운영 효율을 달성할 수 있어 시스템 수준의 가속을 실현할 수 있다.

시스템 설계자는 칩에 보드를 배치하는 것처럼 FPGA 내부의 논리적 블록을 필요에 따라 편집 가능한 연결을 통해 연결할 수 있습니다.최종 품목 FPGA의 논리적 블록과 연결은 설계자의 요구 사항에 따라 변경될 수 있으므로 FPGA가 필요한 논리적 기능을 수행할 수 있습니다.

일반적으로 FPGA 는 ASIC (전용 통합 칩) 보다 느려 복잡한 설계를 완료 할 수는 없지만 전력 소비량은 낮습니다.그러나 그것들은 또한 많은 장점을 가지고 있다. 예를 들어 완제품이 빠르면 프로그램의 오류를 수정할 수 있고 원가가 더 낮다.제조업체도 저렴하지만 편집성이 떨어지는 FPGA를 제공할 수 있다.이러한 칩의 편집 가능성이 낮기 때문에, 이러한 설계의 개발은 모두 일반 FPGA에서 이루어진 후 ASIC와 유사한 칩으로 설계를 이전한다.

FPGA를 사용해야 하는 이유

이제 범용 프로세서 (CPU) 의 무어 법칙은 말기에 있으며 기계 학습과 웹 서비스의 규모는 기하급수적으로 증가하고 있습니다.사람들은 일반적인 컴퓨팅 작업을 가속화하기 위해 사용자 정의 하드웨어를 사용하지만, 빠르게 변화하는 업계는 이러한 사용자 정의 하드웨어를 새로운 유형의 컴퓨팅 작업을 수행하기 위해 다시 프로그래밍할 수 있도록 요구합니다.

FPGA는 전용 칩 (ASIC) 의 소량 대체품으로 여러 해 동안 사용되어 왔다.그러나 최근 몇 년 동안 강력한 컴퓨팅 능력과 충분한 유연성을 제공하기 위해 마이크로소프트, 바이두 등의 데이터 센터에 대규모로 배치되었다.

그럼 FPGA는 왜 이렇게 빨라요?이것은 동업자의 들러리 때문이다.

CPU와 GPU는 폰 노이만 구조에 속하며 명령 디코딩 및 실행, 메모리 공유.FPGA는 명령과 공유 메모리가 없는 아키텍처로, FPGA 칩의 에너지 효율이 CPU나 GPU보다 훨씬 높다.

펑의 구조에서는 CPU 코어와 같은 실행 장치가 모든 명령을 수행할 수 있기 때문에 명령 메모리, 디코더, 다양한 명령이 있는 산술 장치와 분기 점프 처리 논리가 필요하다.명령 흐름의 제어 논리가 복잡하기 때문에 너무 많은 독립적인 명령 흐름이 있을 수 없다.따라서 GPU는 SIMD (단일 명령 스트림 다중 데이터 스트림) 를 사용하여 여러 실행 장치가 동일한 속도로 다른 데이터를 처리하도록 하고 CPU도 SIMD 명령을 지원합니다.

FPGA의 각 논리 유닛의 기능은 명령 없이 재프로그래밍(굽기) 중에 결정됩니다.

GPU를 사용하여 가속할 경우 GPU의 컴퓨팅 능력을 최대한 활용하기 위해 대량 크기가 너무 작아서는 안 되며 지연은 밀리초까지 걸립니다.FPGA 가속을 사용할 때는 pcle 지연이 초 미만이어야 합니다.

그렇다면 왜 FPGA의 지연은 GPU의 지연보다 훨씬 낮을까요?이것은 본질적으로 구조적 차이입니다.

FPGA는 파이프라인 병렬성과 데이터 병렬성을 동시에 가지고 있지만 GPU는 데이터 병렬성만 거의 있다 (유수선 깊이가 제한되어 있다).

FPGA의 특징은 무엇입니까?

예를 들어, FPGA는 전용 집적회로 (ASIC) 분야에서 반맞춤형 회로로 등장한다.그것은 사용자 정의 회로의 단점을 해결할 뿐만 아니라 원래 프로그래밍 가능한 부품의 문 회로 수가 제한된 단점도 극복했다.

ASIC 칩에 비해 FPGA의 중요한 특징은 프로그래밍 가능성이다. 즉 사용자가 프로그램을 통해 FPGA를 지정하여 특정 디지털 회로를 구현할 수 있다는 것이다.또한 FPGA 칩은 소량 시스템이 시스템 통합성과 신뢰성을 향상시키는 가장 좋은 선택 중 하나입니다.

FPGA의 기본 내부 구조

주요 FPGA 제조업체

1.Xilinx, ISE로 개발 플랫폼

2. Altera, Quartus II로 개발 플랫폼

3. Actel, 개발 플랫폼은 libero

4. Lattice, 소프트웨어 플랫폼 Lattice 방사선

5.Atmel

6.Xilinx, 소프트웨어 플랫폼 Vitis

7.Intel Altera, 소프트웨어 플랫폼 Quartus II

소프트 폰 플랫폼, 소프트 폰 8

9.마이크로칩

FPGA 개발판은 MCU, 맞춤형 ASIC, 대형 하네스에 기반한 엔진과 전자를 제어하는 시스템 방안을 실현하는 것이 이미 그 기술과 응용의 한계에 가까워져 자동차 업계는 새로운 설계 도전에 직면해 있다.

자동차 전자 설계자는 온도 범위를 확장하는 FPGA 기술을 사용하여 여러 고장을 처리하는 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다.많은 구성 요소 공급업체가 환경 영향을 시뮬레이션하고 시뮬레이션하기 위해 예방적 설계 기술과 제한된 방법을 사용하지만 일부 FPGA 아키텍처는 확장된 온도 범위를 견딜 수 있다는 점에서 여전히 고유한 이점을 가지고 있습니다.

극한의 환경은 일반적으로 장치 자체와 관계없이 FPGA 조립 및 패키지와 관련된 장애 모드를 초래합니다.그러므로 자동차전자시스템의 각 차원에서 규격공간을 남겨두는것은 매우 중요하다.Xilinx와 Actel과 같은 FPGA 공급업체가 제공하는 제품은 군용 온도 범위가 넓어 열 팽창 계수를 더 잘 정의하고 열 응력의 영향을 피할 수 있습니다.

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