FPGA tarkoittaa kentällä ohjelmoitavaa porttiryhmää. FPGA:ta ja mikroprosessoreita käytetään tietokonelaitteistoissa. Mikrokontrollereilla varustettu FPGA on mikroprosessorin IP, kun taas mikroprosessori on keskusyksikkö.
FPGA vs mikroprosessori
Ero FPGA:n ja mikroprosessorien välillä on niiden suorituskyky. Useiden käskyjen suorituskykyä kerralla kutsutaan FPGA:ksi, kun taas yhden käskyn suorituskykyä kerralla kutsutaan mikroprosessoriksi. FPGA:lla on rinnakkaissuoritus, kun taas mikroprosessorilla on peräkkäinen suoritus. FPGA:han verrattuna mikroprosessorilla on enemmän etuja sarjaviestinnässä.
FPGA on lyhenne sanoista Field Programmable Gate Array. Se on integroitu piiri. FPGA:ssa käytetään laitteiston kuvauskieltä (HDL). Laitteiston kuvauskieli on samanlainen kuin sovelluskohtainen integroitu piiri. Elektroniikassa toimivien suunnittelutyökalujen tulon vuoksi puuttuu piirikaaviot. Ohjelmoitavat logiikkalohkot ovat kentällä ohjelmoitavassa porttiryhmässä. Yhdistelmätoimintojen suorittamiseen käytetään logiikkalohkoja. Logiikkalohkot toimivat logiikkaportteina, kuten AND ja OR.
Integroidun piirin yhdistelmää kutsutaan mikroprosessoriksi. Se voi olla yksi integroitu piiri tai useita yhdistettyjä piirejä. Tietokonetoimintojen suorittamiseksi mikroprosessori tarvitsee aritmeettisen, logiikan ja ohjauspiirit. Mikroprosessori tulkitsee ja suorittaa toimintoja. Se suorittaa myös aritmeettisia toimintoja. Kellokäyttöisen, rekisteripohjaisen digitaalisen integroidun piirin kaltaisen prosessin suorittaa mikroprosessori. Sitä kutsutaan monikäyttöiseksi prosessoriksi.
FPGA:n ja mikroprosessorin vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | FPGA | Mikroprosessori |
| Kehityskausi | FPGA:n kehitysaika on pitkä. | Mikroprosessorin kehitysaika on lyhyt. |
| Toteutus | FPGA toimii rinnakkain. | Mikroprosessori suorittaa peräkkäin. |
| Tehon kulutus | FPGA:n virrankulutus on korkea. | Mikroprosessorin virrankulutus on alhainen. |
| Tietojenkäsittelyn suorituskyky | FPGA:ssa tiedonkäsittelyn suorituskyky on korkea. | Mikroprosessorin tietojenkäsittelyn suorituskyky on alhainen. |
| Taajuusalue | FGPA:n taajuusalue on matala | Mikroprosessorin taajuusalue on korkea |
Mikä on FPGA?
FPGA on lyhenne sanoista Field Programmable Gate Array. Se on integroitu piiri. FPGA:ssa käytetään laitteiston kuvauskieltä (HDL). Laitteiston kuvauskieli on samanlainen kuin sovelluskohtainen integroitu piiri. Elektroniikassa toimivien suunnittelutyökalujen tulon vuoksi puuttuu piirikaaviot. Ohjelmoitavat logiikkalohkot ovat kentällä ohjelmoitavassa porttiryhmässä. Yhdistelmätoimintojen suorittamiseen käytetään logiikkalohkoja. Logiikkalohkot toimivat logiikkaportteina, kuten AND ja OR.
Logiikkaporttien ohella kenttämuistiporttitaulukossa on myös muistielementtejä. Eri toimintojen toteuttamiseksi kenttäohjelmoitava matriisi voidaan ohjelmoida uudelleen. Se mahdollistaa uudelleenkonfiguroitavan laskennan laitteistossa. Sulautetussa järjestelmässä Field-ohjelmoitava gate array on merkittävä rooli. Sillä on paremmat valmiudet sulautettujen järjestelmien kehittämiseen. FPGA voi auttaa kehittymään varhaisessa vaiheessa. Suuri määrä logiikkaportteja ja RAM-lohkoja on saatavilla nykyaikaisissa kenttäohjelmoitavissa porttiryhmissä.
Mikä tahansa looginen toiminto voidaan toteuttaa kenttäohjelmoitavalla porttitaulukolla ASICissa. ASIC voi tarjota sovelluksille monia tarjouksia. FPGA:ssa on analogisia ominaisuuksia, joiden avulla voit asettaa alhaiset nopeudet kevyesti kuormitetuissa nastoissa ja korkeat raskaasti kuormitetuissa nastoissa. Jos sitä ei ole asetettu oikein, tappi soi tai pariutuu odottamatta. Integroitujen oheislaitteiden FPGA:ssa käytetään vain muutamia sekoitettuja signaaleja.
Mikä on mikroprosessori?
Integroidun piirin yhdistelmää kutsutaan mikroprosessoriksi. Se voi olla yksi integroitu piiri tai useita yhdistettyjä piirejä. Tietokonetoimintojen suorittamiseksi mikroprosessori tarvitsee aritmeettisen, logiikan ja ohjauspiirit. Mikroprosessori tulkitsee ja suorittaa toimintoja. Se suorittaa myös aritmeettisia toimintoja. Kellokäyttöisen, rekisteripohjaisen digitaalisen integroidun piirin kaltaisen prosessin suorittaa mikroprosessori. Sitä kutsutaan monikäyttöiseksi prosessoriksi.
Mikroprosessoreissa on sekä yhdistelmä- että peräkkäinen logiikka. Mikroprosessorit toimivat binäärilukujärjestelmässä. Very-Large-Scale-Integration vähentää huomattavasti prosessointitehon kustannuksia. Se koostuu muutamista integroiduista piireistä. Mikroprosessorit valmistetaan menetelmällä metallioksidipuolijohteiden valmistusprosessi. 4-bittinen Intel 4004 on ensimmäinen kaupallinen mikroprosessori, ja sitten se korvataan 8-bittisillä mikroprosessoreilla.
Luotettavuuden vuoksi yksisiruiset prosessorit voivat epäonnistua yhteyksissä. Rockin lain mukaan sirun hinta on sama, vaikka suunnitteluun tulee pieniä muutoksia. Mikroprosessorilla on suuri vaikutus tietokoneen laitteiston suunnitteluun. Se voi pienentää koko tietokoneen kokoa ja kustannuksia. Sitä käytetään sulautetuissa järjestelmissä, keskustietokoneissa, supertietokoneissa ja kämmenlaitteissa. Prosessoria, jossa on aritmeettinen logiikkayksikkö ja ohjauslogiikkaosa, kutsutaan mikroprosessoriksi. Käyttämällä AND- tai OR-näppäintä se suorittaa loogiset toiminnot.
Tärkeimmät erot FPGA:n ja mikroprosessorin välillä
Johtopäätös
FPGA:lla ja mikroprosessorilla on kummallakin ainutlaatuiset ominaisuudet. FGPA on edistynyt mikroprosessoriin verrattuna. Se toimii tehokkaammin kuin mikroprosessori. FGPA toimii korkealla taajuudella, kun taas mikroprosessorit eivät toimi korkealla taajuudella. Suurin ero FPGA:n ja mikroprosessorien välillä on niiden suoritus. FPGA suoritetaan rinnakkain ja mikroprosessorit peräkkäin. FPGA kuluttaa paljon tehoa, kun taas mikroprosessori kuluttaa vähän virtaa. FPGA:n kehitysjakso on pitkä ja mikroprosessorin kehitysjakso on lyhyt. Mikroprosessori on yksinkertainen keskusyksikkö, kun taas FGPA on edistynyt versio.
