FPGA - Versionsgeschichte

Alexf91: /* Nachteile von FPGAs */

2010-12-19T17:05:22Z

‎Nachteile von FPGAs

Besserwessi: /* Was ist der Vorteil von FPGAs */

2009-08-19T19:56:31Z

‎Was ist der Vorteil von FPGAs

Besserwessi: /* Verschiedene Typen */

2009-08-19T19:42:57Z

‎Verschiedene Typen

Besserwessi: /* Verschiedene Typen */

2009-08-19T19:42:42Z

‎Verschiedene Typen

Mobius_alt: /* Granularität */

2007-07-13T11:17:11Z

‎Granularität

Pidi am 29. November 2006 um 08:44 Uhr

2006-11-29T08:44:12Z

Frank am 15. Mai 2006 um 18:17 Uhr

2006-05-15T18:17:07Z

Frank am 15. Mai 2006 um 18:16 Uhr

2006-05-15T18:16:55Z

Frank am 15. Mai 2006 um 18:16 Uhr

2006-05-15T18:16:37Z

Frank am 15. Mai 2006 um 18:15 Uhr

2006-05-15T18:15:09Z

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 ==Nachteile von FPGAs==
 Der Hauptnachteil von FPGAs ist der relativ hohe Stromverbauch. Auch sind FPGAs im Vergleich zur µCs oft relativ teuer (oft über 10 EUR). Zum FPGA kommt dann oft noch ein Speicher für die Konfiguration.
 ==Quellen/Literatur==

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 Mikroprozessoren eignen sich nicht für unverzögerte parallele Berechnungen. Hierfür wurden bislang ASICs herangezogen. Darunter versteht man anwendungsspezifische, integrierte Schaltungen, die für jede Anwendung speziell entwickelt werden müssen. Da diese jedoch von großen Halbleiterherstellern gefertigt werden müssen, rentieren sich nur große Stückzahlen und die Entwicklungszeit für einen Prototypen kann bis zu 18 Monaten dauern. Also sind Standardbausteine für kleine Serien kostengünstig einzusetzen, während sich ASICs nur für große Serien eignen. FPGAs schließen genau diese Lücke, da einerseits der physikalische Aufbau immer der gleiche ist (günstige Massenproduktion) andererseits kann der Entwickler die Bausteine genau auf seine Bedürfnisse abstimmen, indem er eine Konfiguration in den FPGA lädt. Dies kann er beliebig oft wiederholen. Nachdem die Konfiguration feststeht, ist auch das Zeitverhalten berechenbar, man kann demnach auch zeitkritische Anwendungen realisieren. Auch ist das Laden der Konfiguration in den Baustein relativ schnell. Bei aktuellen gebräuchlichen FPGAs dauert die Konfiguration ca. 10-250 ms. Die genaue Dauer ist dabei von der Länge des Bitstreams und der maximalen Taktrate, mit welcher der Bitstream eingeschrieben werden kann, abhängig.
+==Nachteile von FPGAs==
+Der Hauptnachteil von FPGAs ist der relativ hohe Stromverbauch. Auch sind FPGAs im Vergleich zur µCs oft relativ teuer (oft über 10 EUR). Zum FPGA kommt dann oft noch ein Speicher für die Konfiguration.
 ==Quellen/Literatur==

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 FLASH-Bausteine vereinigen die Vorteile beider Technologien; sie sind nicht flüchtig und sie können rekonfiguriert werden.
-Je nach Komplexität und größe unterscheidet man 3 Gruppen:
+Je nach Komplexität und Größe unterscheidet man 3 Gruppen:
 - klein, nur einache Funktionen: PAL bzw. GAL, meistens einmal programmierbar oder Flash

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 ;Nicht-rekonfigurierbare FPGAs: Diese können nur einmal programmiert werden und behalten die Programmierung für immer. Dies wird meist dadurch erreicht, dass die Leitungen im Baustein physikalisch zerstört bzw. erstellt werden. Solche Bausteine basieren meist auf der Antifuse Technologie.
-FLASH-Bausteine vereinigen die Vorteile beider Technologien; sie sind nicht flüchtig und sie können sehr schnell rekonfiguriert werden.
+FLASH-Bausteine vereinigen die Vorteile beider Technologien; sie sind nicht flüchtig und sie können rekonfiguriert werden.
 ==Aufbau eines FPGA==

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 nötig, um grössere Funktionen zu realisieren. Ein grobkörniger FPGA hat grosse Logikblöcke. Bei grösseren Funktionen bringt das zwar Geschwindigkeitsvorteile, allerdings leidet die Ausnutzung der Fläche darunter.
-Um die Bausteine untereinander vergleichbar zu machen, geben viele Hersteller eine Gatteräquivalente bei ihren Bausteinen an. Dabei entspricht eine Einheit einen NAND mit zwei Eingängen. Allerdings lassen sich Bausteine verschiedener Hersteller nur sehr bedingt so vergleichen, da einige Hersteller sehr grösszügig bei der Angabe der Anzahl der Gatteräquivalente sind.
+Um die Bausteine untereinander vergleichbar zu machen, geben viele Hersteller eine Gatteräquivalente bei ihren Bausteinen an. Dabei entspricht eine Einheit einen NAND mit zwei Eingängen. Allerdings lassen sich Bausteine verschiedener Hersteller nur sehr bedingt so vergleichen, da einige Hersteller sehr grosszügig bei der Angabe der Anzahl der Gatteräquivalente sind.
 ===Aufbau der Logikblöcke===

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 ==Programmierung von FPGAs==
-Dazu muss man sich nochmal verdeutlichen, was man unter "Programmierbarer Logik" versteht. Unter Programmierbarer Logik versteht man Bausteine, die zwar von ihren physikalischen Eigenschafften von vornherein festgelegt sind, jedoch von den Entwicklern an ihre jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden können.
+Dazu muss man sich nochmal verdeutlichen, was man unter "Programmierbarer Logik" versteht. Unter programmierbarer Logik versteht man Bausteine, die zwar von ihren physikalischen Eigenschaften von vornherein festgelegt sind, jedoch von den Entwicklern an ihre jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden können.
 Bei der Entwicklung und Programmierung von Logikbausteinen geht man ähnlich wie bei der Softwareentwicklung vor. Man beginnt mit dem Design, indem man schematische Darstellungen oder Tabellen erstellt. Diese werden in eine Quellcode-Datei umgewandelt, welche wiederum von einem Compiler auf Syntaxfehler überprüft werden. Erkennt der Compiler Fehler, ändert man lediglich den Quellcode und kompiliert ihn neu.
 Jetzt kann der Chip programmiert werden. Daraufhin erfolgt wiederum eine Testphase, die wiederum Änderungen im Quellcode nach sich ziehen kann. Arbeitet der Chip korrekt, wird er eingebaut und dient evtl. als Vorlage für Masken.
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 FPGAs schließen die Lücke von Standardbausteinen wie Mikroprozessoren auf der einen und ASICs auf der andere Seite. Der Vorteil von Mikroprozessoren liegt in der preiswerten Massenproduktion und der Entwickler kann den Baustein softwaresteitig programmieren.
-Mikroprozessoren eignen sich nicht für unverzögerte parallele Berechnungen. Hierfür wurden bislang ASICs herangezogen. Darunter versteht man anwendungsspezifische, integrierte Schaltungen, die für jede Anwendung speziell entwickelt werden müssen. Da diese jedoch von großen Halbleiterherstellern gefertigt werden müssen, rentieren sich nur große Stückzahlen und die Entwicklungszeit für einen Prototypen kann bis zu 18 Monaten dauern. Also sind Standardbausteine für kleine Serien kostengünstig einzusetzen, während sich ASICs nur für große Serien eignen. FPGAs schließen genau diese Lücke, da einerseits der physikalische Aufbau immer der gleiche ist (günstige Massenproduktion) andererseits kann der Entwickler die Bausteine genau auf
+Mikroprozessoren eignen sich nicht für unverzögerte parallele Berechnungen. Hierfür wurden bislang ASICs herangezogen. Darunter versteht man anwendungsspezifische, integrierte Schaltungen, die für jede Anwendung speziell entwickelt werden müssen. Da diese jedoch von großen Halbleiterherstellern gefertigt werden müssen, rentieren sich nur große Stückzahlen und die Entwicklungszeit für einen Prototypen kann bis zu 18 Monaten dauern. Also sind Standardbausteine für kleine Serien kostengünstig einzusetzen, während sich ASICs nur für große Serien eignen. FPGAs schließen genau diese Lücke, da einerseits der physikalische Aufbau immer der gleiche ist (günstige Massenproduktion) andererseits kann der Entwickler die Bausteine genau auf seine Bedürfnisse abstimmen, indem er eine Konfiguration in den FPGA lädt. Dies kann er beliebig oft wiederholen. Nachdem die Konfiguration feststeht, ist auch das Zeitverhalten berechenbar, man kann demnach auch zeitkritische Anwendungen realisieren. Auch ist das Laden der Konfiguration in den Baustein relativ schnell. Bei aktuellen gebräuchlichen FPGAs dauert die Konfiguration ca. 10-250 ms. Die genaue Dauer ist dabei von der Länge des Bitstreams und der maximalen Taktrate, mit welcher der Bitstream eingeschrieben werden kann, abhängig.
 seine Bedürfnisse abstimmen, indem er eine Konfiguration in den FPGA lädt. Dies kann er beliebig oft wiederholen. Nachdem die Konfiguration feststeht, ist auch das Zeitverhalten berechenbar, man kann demnach auch zeitkritische Anwendungen realisieren. Auch ist das Laden der Konfiguration in den Baustein relativ schnell. Bei aktuellen gebräuchlichen FPGAs dauert die Konfiguration ca. 10-250 ms. Die genaue
 Dauer ist dabei von der Länge des Bitstreams und der maximalen Taktrate, mit welcher der Bitstream eingeschrieben werden kann, abhängig.

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	[[Bild:Fpga.gif\|thumb\|FPGA sind oft größer u. teurer als Microcontroller]]Mit den Begriff FPGA (Field Programmable Gate Arrays) bezeichnet man komplexe programmierbare Logikbauelemente, deren Architektur auf einer vergleichsweise kleinen Basiszelle beruht. Bei FPGAs wird die Implementierung von logischen Funktionen hauptsächlich durch die Programmierung der Verbindungsleitungen zwischen den Logikblock erreicht.		[[Bild:Fpga.gif\|thumb\|FPGA sind oft größer u. teurer als Microcontroller]]Mit den Begriff FPGA (Field Programmable Gate Arrays) bezeichnet man komplexe programmierbare Logikbauelemente, deren Architektur auf einer vergleichsweise kleinen Basiszelle beruht. Bei FPGAs wird die Implementierung von logischen Funktionen hauptsächlich durch die Programmierung der Verbindungsleitungen zwischen den Logikblock erreicht.
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	==Verschiedene Typen==		==Verschiedene Typen==

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-[[Bild:Fpga.gif|thumb|FPGA sind oft größer u. teurer als Microcontroller]]Mit den Begriff FPGA (Field Programmable Gate Arrays) bezeichnet man komplexe programmierbare Logikbauelemente, deren Architektur auf einer vergleichsweise kleinen Basiszelle beruht. Bei FPGAs wird die Implementierung von logischen Funktionen hauptsächlich durch die Programmierung der Verbindungsleitungen
+[[Bild:Fpga.gif|thumb|FPGA sind oft größer u. teurer als Microcontroller]]Mit den Begriff FPGA (Field Programmable Gate Arrays) bezeichnet man komplexe programmierbare Logikbauelemente, deren Architektur auf einer vergleichsweise kleinen Basiszelle beruht. Bei FPGAs wird die Implementierung von logischen Funktionen hauptsächlich durch die Programmierung der Verbindungsleitungen zwischen den Logikblock erreicht.
 zwischen den Logikblock erreicht.
 ==Verschiedene Typen==
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 FLASH-Bausteine vereinigen die Vorteile beider Technologien; sie sind nicht flüchtig und sie können sehr schnell rekonfiguriert werden.
 ==Aufbau eines FPGA==

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 zwischen den Logikblock erreicht.
 Es gibt zwei verschiedene Typen von FPGAs:
 ; Rekonfigurierbare FPGAs: Für diese FPGAs verwendet man Speichertechnologien wie SRAM. Ihr Nachteil ist, dass sie flüchtig sind, d.h. dass die Programmierung nur solange im Baustein ist, wie Strom durch ihn fliesst. Wird die Stromzufuhr unterbrochen, so muss der Baustein neu konfiguriert werden bzw. seine Konfiguration neu eingelesen werden.