اصطلاح Field Programmable Gate Array (FPGA) به چه معناست؟
آرایه دروازه قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) یک مدار مجتمع است که به مشتریان یا طراحان اجازه میدهد تا بر اساس نیاز خود پس از فرآیند تولید پیکربندی مجدد کنند. این سفارشی‌سازی معمولاً شامل انتخاب و قرار دادن مجموعه‌ای از گیت‌ها، سوئیچ‌ها و کانال‌های مسیریابی است. برنامه‌نویسی بسته به نیازها متفاوت است. با این حال، میتواند یک گیت منطقی ساده و منفرد باشد یا ممکن است چندین عملکرد پیچیده را شامل شود. کاربران آن را مستقیماً با یک زبان برنامه نویسی مانند Verilog یا VHDL برنامه ریزی میکنند تا عملکردهای سخت افزاری سفارشی را ایجاد کنند که مخصوص نیازهای آنها است.
شایان ذکر است که FPGA در واقع یک فناوری جدید نیست، بلکه ترکیبی از فناوری‌های موجود است که بیش از 40 سال است که وجود داشته است. اگر تا به حال با برد آردوینو بازی کرده اید، تجربه ای با فناوری FPGA خواهید داشت. پیکربندی FPGA را میتوان معمولاً پس از نصب در برنامه نهایی از راه دور انجام داد. از آنجا که قابل برنامه ریزی است، استفاده از یک قطعه سخت افزاری را برای انواع برنامه های مختلف ممکن میسازد. همچنین این دستگاه را برای نمونه سازی طرح های جدید با کمی هزینه اولیه قابل استفاده میکند.
کجا استفاده می شود؟
این نوعی منطق قابل برنامه‌ریزی است که انعطاف‌پذیری نرم‌افزار را با عملکرد سخت‌افزاری یک مدار مجتمع خاص برنامه یا ASIC ادغام میکند. نتیجه یک تراشه با کارایی بسیار بالا است که میتواند برای استفاده های خاص طراحی شود. FPGA ها کاربرد اصلی خود را در محاسبات با کارایی بالا مانند ارتباطات راه دور، نظامی، هوافضا و امور مالی پیدا میکنند. این فناوری همچنین برای استخراج بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال استفاده میشود.
مزیت اصلی یک FPGA نسبت به یک پردازنده همه منظوره این است که میتواند از نظر مصرف انرژی، اندازه و سرعت کارآمدتر باشد. هر یک از این عوامل با افزایش تعداد محاسبات اهمیت بیشتری می یابد. یک FPGA بسیار انعطاف‌پذیرتر از پیاده‌سازی ASIC با سیم سخت است و امکان تغییر پیاده‌سازی سخت‌افزار را بدون تغییر نرم‌افزاری که روی آن اجرا میشود، ممکن میسازد. FPGA ها در برنامه های کاربردی از استخراج ارز دیجیتال تا پردازش صدا استفاده میشوند. FPGA ها جایگزین انعطاف پذیری برای مدارهای مجتمع ویژه برنامه (ASIC) هستند که تراشه هایی هستند که برای هدف خاصی طراحی شده اند و نمیتوان آنها را تغییر کاربری داد.
در گذشته، FPGA برای اکثر شرکت ها بسیار گران بود. اما تحولات اخیر آنها را برای بسیاری از مشاغل مقرون به صرفه تر کرده است که باعث ایجاد هیجان در بین کارآفرینان و مهندسان شده است. FPGA ها را میتوان طوری برنامه ریزی کرد که برنامه های کاملاً متفاوتی باشند. شما میتوانید از یک پلتفرم خاص برای یک کار امروز و چیزی کاملاً متفاوت فردا استفاده کنید، همه اینها بدون نیاز به شروع دوباره از ابتدا.