XC7K420T-2FFG901I – Ολοκληρωμένα κυκλώματα, ενσωματωμένα, προγραμματιζόμενες πύλες πεδίου

Πλεονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα των FPGA είναι τα εξής:
(1) Τα FPGA αποτελούνται από πόρους υλικού όπως λογικά κελιά, μνήμη RAM, πολλαπλασιαστές κ.λπ. Με την ορθολογική οργάνωση αυτών των πόρων υλικού, μπορούν να υλοποιηθούν κυκλώματα υλικού όπως πολλαπλασιαστές, καταχωρητές, γεννήτριες διευθύνσεων κ.λπ.
(2) Τα FPGA μπορούν να σχεδιαστούν χρησιμοποιώντας μπλοκ διαγράμματα ή Verilog HDL, από απλά κυκλώματα πύλης έως κυκλώματα FIR ή FFT.
(3) Τα FPGA μπορούν να επαναπρογραμματιστούν άπειρα, φορτώνοντας μια νέα σχεδιαστική λύση σε μόλις μερικές εκατοντάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου, χρησιμοποιώντας επαναδιαμόρφωση για τη μείωση των επιβαρύνσεων υλικού.
(4) Η συχνότητα λειτουργίας του FPGA καθορίζεται από το τσιπ FPGA καθώς και από τη σχεδίαση και μπορεί να τροποποιηθεί ή να αντικατασταθεί με ένα ταχύτερο τσιπ για να καλύψει ορισμένες απαιτητικές απαιτήσεις (αν και, φυσικά, η συχνότητα λειτουργίας δεν είναι απεριόριστη και μπορεί να αυξηθεί, αλλά διέπεται από τις τρέχουσες διαδικασίες IC και άλλους παράγοντες).
Μειονεκτήματα
Τα μειονεκτήματα των FPGA είναι τα εξής:
(1) Τα FPGA βασίζονται στην υλοποίηση υλικού για όλες τις λειτουργίες και δεν μπορούν να υλοποιήσουν λειτουργίες όπως άλματα υπό όρους διακλάδωσης.
(2) Τα FPGA μπορούν να υλοποιήσουν μόνο λειτουργίες σταθερού σημείου.
Συνοπτικά: Τα FPGA βασίζονται σε υλικό για την υλοποίηση όλων των λειτουργιών και μπορούν να συγκριθούν με αποκλειστικά τσιπ από την άποψη της ταχύτητας, αλλά υπάρχει μεγάλο κενό στην ευελιξία σχεδιασμού σε σύγκριση με τους επεξεργαστές γενικής χρήσης.

Γλώσσες και πλατφόρμες σχεδίασης

Οι προγραμματιζόμενες λογικές συσκευές είναι φορείς υλικού που συγκεκριμενοποιούν τις καθιερωμένες λειτουργίες και τεχνικές προδιαγραφές ηλεκτρονικών εφαρμογών μέσω της τεχνολογίας EDA.Τα FPGA, ως μία από τις κύριες συσκευές που υλοποιούν αυτή τη διαδρομή, είναι άμεσα προσανατολισμένα στον χρήστη, εξαιρετικά ευέλικτα και ευέλικτα, εύχρηστα και γρήγορα στη δοκιμή και την εφαρμογή σε υλικό.
Η γλώσσα περιγραφής υλικού (HDL) είναι μια γλώσσα που χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό ψηφιακών λογικών συστημάτων και την περιγραφή ψηφιακών κυκλωμάτων, τα κυριότερα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι τα VHDL, Verilog HDL, System Verilog και System C.
Ως μια ολοκληρωμένη γλώσσα περιγραφής υλικού, η Γλώσσα περιγραφής υλικού πολύ υψηλής ταχύτητας ολοκληρωμένου κυκλώματος (VHDL) έχει τα χαρακτηριστικά ότι είναι ανεξάρτητη από το συγκεκριμένο κύκλωμα υλικού και ανεξάρτητη από την πλατφόρμα σχεδίασης, με τα πλεονεκτήματα της ικανότητας περιγραφής μεγάλου εύρους, όχι εξαρτάται από συγκεκριμένες συσκευές και η ικανότητα περιγραφής του σχεδιασμού μιας πολύπλοκης λογικής ελέγχου σε έναν αυστηρό και συνοπτικό κώδικα κ.λπ. Υποστηρίζεται από πολλές εταιρείες EDA και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα του ηλεκτρονικού σχεδιασμού.ευρέως χρησιμοποιημένο.
Η VHDL είναι μια γλώσσα υψηλού επιπέδου για τη σχεδίαση κυκλωμάτων και σε σύγκριση με άλλες γλώσσες περιγραφής υλικού, έχει τα χαρακτηριστικά απλής γλώσσας, ευελιξίας και ανεξαρτησίας από το σχεδιασμό της συσκευής, καθιστώντας το μια κοινή γλώσσα περιγραφής υλικού για την τεχνολογία EDA και κάνοντας την τεχνολογία EDA περισσότερο προσιτές στους σχεδιαστές.
Η Verilog HDL είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη γλώσσα περιγραφής υλικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλαπλά στάδια της διαδικασίας σχεδιασμού υλικού, συμπεριλαμβανομένης της μοντελοποίησης, της σύνθεσης και της προσομοίωσης.
Πλεονεκτήματα της Verilog HDL: παρόμοιο με το C, εύκολο στην εκμάθηση και ευέλικτο.Με διάκριση πεζών-κεφαλαίων.Πλεονεκτήματα σε ερέθισμα γραφής και μοντελοποίηση.Μειονεκτήματα: πολλά σφάλματα δεν μπορούν να εντοπιστούν κατά τη στιγμή της μεταγλώττισης.
Πλεονεκτήματα VHDL: Αυστηρή σύνταξη, σαφής ιεραρχία.Μειονεκτήματα: μεγάλος χρόνος εξοικείωσης, όχι αρκετά ευέλικτος.
Το λογισμικό Quartus_II είναι ένα πλήρες περιβάλλον σχεδιασμού πολλαπλών πλατφορμών που αναπτύχθηκε από την Altera, το οποίο μπορεί να καλύψει τις σχεδιαστικές ανάγκες διαφόρων FPGA και CPLD και είναι ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον για προγραμματιζόμενο σχεδιασμό συστήματος σε chip.
Το Vivado Design Suite, ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον σχεδίασης που κυκλοφόρησε από τον προμηθευτή FPGA Xilinx το 2012. Περιλαμβάνει ένα εξαιρετικά ενοποιημένο περιβάλλον σχεδίασης και μια νέα γενιά εργαλείων από το επίπεδο του συστήματος έως το IC, όλα βασισμένα σε ένα κοινό, επεκτάσιμο μοντέλο δεδομένων και ένα κοινό περιβάλλον εντοπισμού σφαλμάτων.το Xilinx Vivado Design Suite παρέχει πυρήνες IP FIFO που μπορούν να εφαρμοστούν εύκολα σε σχέδια.