FPGA (Field Programmable Gate Array) -piirit

Ohjelmoitava porttimatriisi (FPGA) on ohjelmoitava integroitu piiri, jonka avulla käyttäjät voivat toteuttaa räätälöityjä logiikkakonfiguraatioita laitteistolla valmistuksen jälkeen. Käyttäjät pystyvät konfiguroimaan FPGA-piirejä ja niitä käytetään paljon loogisten operaatioiden suorittamiseen ja tiedonkäsittelyyn. Nämä ovat usein sovelluksia, jotka vaativat reaaliaikaista suorituskykyä ja erittäin suuria nopeuksia. Erittäin korkeatasoisen integroidun toiminnallisuuden ansiosta FPGA-piirit pystyvät korvaamaan yleiskäyttöiset mikroprosessorit järjestelmissä, joissa tietyt toiminnot – kuten tiedon vastaanottaminen ja käsittely nopeilta datamuuntimilta – on suoritettava nopeasti ja deterministisesti. Toisin kuin toiminnoiltaan muuttumattomat sirut, FPGA-piirit voidaan ohjelmoida uudelleen. Tämä tarkoittaa, että ne voidaan konfiguroida uudelleen monta kertaa. Tähän käytetään laitteistokuvauskieltä, kuten Verilog.

FPGA-piirien ytimessä ovat konfiguroitavat logiikkalohkot (CLB), ohjelmoitavat liitännät, logiikkaportit ja kiikut. Nämä on järjestetty joustavaksi arkkitehtuuriksi, jota kutsutaan porttimatriisiksi. Nämä komponentit mahdollistavat kompleksisen logiikan luomisen, digitaalisen signaalinkäsittelyn ja mittavan rinnakkaiskäsittelyn. FPGA-piirit vaativat tyypillisesti ulkoisen muistilaitteen – usein flash-muistin tai vain luettavan tallennustilan – konfigurointitietojen säilyttämistä ja niiden uudelleenlataamista varten jokaisen käynnistyksen yhteydessä. Tämä tekee niistä erityisen sopivia tietoliikenteeseen, datakeskusinfrastruktuuriin ja edistyneisiin sulautettuihin järjestelmiin, joissa sekä suorituskyky että alhainen virrankulutus ovat kriittisiä.

FPGA-piirit tarjoavat ohjelmistollisesti määritellyn laitteistoalustan, jonka avulla suunnittelijat voivat rakentaa räätälöityjä prosessorilogiikkatoimintoja tai kiihdyttää toimintoja enemmän, kuin mihin tyypillinen mikrokontrolleri pystyy. FPGA-piirien uudelleenkonfiguroitavuus lisää niiden joustavuutta ja tekee niistä keskeisen teknologian prototyyppien valmistuksessa, tuotesuunnittelun kehittämisessä ja reaaliaikaisten laitteistoratkaisujen käyttöönotossa.

DigiKey tarjoaa parhaiden FPGA-toimittajien tuotteet, mukaan lukien AMD (aiemmin Xilinx), Intel (aiemmin Altera), Lattice Semiconductor ja Microchip Technology.