Monet ihmiset, erityisesti opiskelijat ja aloittelijat, hämmentyvät valittaessaan FPGA:n ja CPLD:n välillä, koska molemmat ovat hyvin tunnettuja digitaalisia logiikkasiruja. Niiden sisäinen arkkitehtuuri eroaa kuitenkin useissa parametreissä.
FPGA vs CPLD
Ero FPGA:n ja CPLD:n välillä on, että FPGA:lla (Field Programmable Gate Array) on monimutkainen arkkitehtuuri, jota pidetään hienorakeisena, kun taas CPLD:llä (Complex Programming Logic Design) on yksinkertaisempi arkkitehtuuri, jota pidetään karkeana.
FPGA on ohjelmointilogiikkapiiri, jolla on monimutkainen ja hienorakeinen arkkitehtuuri. Se perustuu RAM-muistiin. Se on haihtuvaa, mikä tarkoittaa, että jos virta katkaistaan, se johtaa tietojen menetykseen. Se soveltuu verrattain paremmin monimutkaisiin sovelluksiin. Se myös kuluttaa enemmän virtaa verrattuna. Se on myös kalliimpaa.
Toisaalta CPLD on suunniteltu EEPROMin avulla, ja sen arkkitehtuuri on yksinkertainen ja karkea. Se sopii paremmin yksinkertaisempiin sovelluksiin. Se on haihtumaton, mikä tarkoittaa, että jos virta katkaistaan, se ei menetä tietoja. Se kuluttaa vähemmän virtaa verrattuna FPGA:han.
Vertailutaulukko FPGA:n ja CPLD:n välillä
| Vertailuparametrit | FPGA | CPLD |
| Täysi muoto | Kenttäohjelmoitava porttiryhmä | Monimutkainen ohjelmointilogiikkasuunnittelu |
| Arkkitehtuuri | Hienojakoinen | Karkea vilja |
| Tiheys | Keskitasoista korkeaan | Matalasta keskikokoiseen |
| Tehon kulutus | Korkea | Keskikokoinen |
| Kustannus | Kallis | Halpa |
| Perustuen | RAM | EEPROM |
| Volatiliteetti | Se saattaa menettää tiedot, jos virta katkeaa. | Virran katkaiseminen ei aiheuta tietojen menetystä. |
| Varvastossojen suhde | Lisää | Vähemmän |
| Sovellukset | Parempi monimutkaisiin sovelluksiin | Parempi yksinkertaisempiin sovelluksiin |
| Esitys | Ennustettava suorituskyky, joka on riippumaton sisäisestä sijoittelusta ja reitityksestä. | Suorituskyky riippuu reitityksestä. |
Mikä on FPGA?
FGPA tulee sanoista Field-Programmable Gate Array, joka on ohjelmoitava logiikkasiru. Se voidaan ohjelmoida suorittamaan erilaisia digitaalisia toimintoja. Se on integroitu piiri, joka on erityisesti suunniteltu asiakkaiden tai suunnittelijoiden konfiguroitavaksi valmistusprosessin jälkeen.
Se tarjoaa valtavan määrän logiikkaresursseja ja tallennuselementtejä, jotka voivat auttaa monimutkaisten järjestelmien luomisessa. Sen arkkitehtuuria pidetään hienorakeisena. Näin siruilla on suurempi logiikkakapasiteetti.
Se koostuu jopa 100 000 pienestä logiikkalohkosta, ja se koostuu myös logiikan, varvastossojen ja muistin yhdistelmästä. Se on kalliimpi, mutta voi olla edullisempi, jos ostat sen porttia kohden.
Se on RAM-pohjainen, mikä tarkoittaa, että se vaatii joitain erityistoimenpiteitä. Laitteen ohjelmointia varten sinun on ensin kuvattava "logiikkatoiminto" tietokoneella. Tämä johtaa binääritiedoston luomiseen, joka voidaan ladata FPGA:lle.
FPGA:t käyttävät ulkoista ROM-muistia konfigurointitietojen lataamiseen ja kankaan asettamiseen ennen kuin se alkaa toimia. Tämä tarkoittaa, että sen käynnistämisen jälkeen ja ennen kuin se alkaa toimia, tulee viive.
Tämän ohjelmoinnin viivästysten ennustaminen ei ole niin helppoa. Se myös kuluttaa enemmän virtaa. Se on myös verrattain vähemmän turvallinen. Sen suorituskyky riippuu reitityksestä, joka on toteutettu tietylle sovellukselle.
FPGA:t käyttävät yleensä SRAM-pohjaista konfigurointitallennustilaa. Se tarkoittaa, että se on epävakaa. Muistiin tallennetut tiedot voivat kadota, jos virta katkeaa.
Mikä on CPLD?
CPLD on lyhenne sanoista Complex Programmable Logic Device. Se on integroitu piiri, jota voidaan käyttää digitaalisten järjestelmien toteuttamiseen. Se on suunniteltu sähköisesti pyyhittävän ohjelmoitavan lukumuistin, joka tunnetaan yleisemmin nimellä EEPROM, avulla.
Sen arkkitehtuuri on vähemmän monimutkainen, mikä tekee siitä sopivamman yksinkertaisiin logiikkasovelluksiin. Siinä on vain muutama logiikkalohko, jopa 100. Ne ovat karkeajyväisiä laitteita.
Ne ovat haihtumattomia, mikä tarkoittaa, että niiden tiedot eivät katoa, jos virta katkaistaan. Ne ovat halvempia kuin FPGA:t ja tarjoavat nopeamman tulon ja lähdön keston. Tämä johtuu niiden yksinkertaisesta arkkitehtuurista.
CPLD:t alkavat heti, kun käynnistät ne. Viiveet ovat ennakoitavissa ja aika-analyysi on helpompi tehdä. Tämä johtuu siitä, että ne ovat yksinkertaisempia ja yhteenliitäntöjen määrä on pienempi. Niillä on myös pienempi virrankulutus.
Niitä pidetään turvallisempina niiden suunnittelun ansiosta, joka on sisäänrakennettu haihtumattomaan muistiin. Sen suorituskyky on ennustettavissa ja riippumaton sisäisestä sijoituksesta ja reitityksestä. Se sopii matalan ja keskitiheyden malleihin.
Se voidaan ohjelmoida uudelleen vain rajoitetun määrän kertoja. Se tarjoaa minimaaliset logiikkaresurssit. Ne sopivat paremmin pienikokoisiin malleihin.
Tärkeimmät erot FPGA:n ja CPLD:n välillä
Johtopäätös
Sekä FPGA että CPLD ovat loistavia, suosittuja digitaalisia logiikkasiruja. Ne kehitettiin piirien tiheyden ja nopeuden saavuttamiseksi, mikä voi olla samanlainen kuin ASIC, mutta jolla on lyhyempi läpimenoaika. FPGA tarjoaa laajat logiikkaresurssit, kun taas CPLD on yksinkertainen ja sisältää pienemmän määrän yhteyksiä.
FPGA soveltuu paremmin monimutkaisiin sovelluksiin, koska sillä on hienorakeinen ja monimutkainen arkkitehtuuri, kun taas CPLD sopii paremmin yksinkertaisempiin sovelluksiin, koska sillä on yksinkertainen ja karkearaeinen arkkitehtuuri.
Viitteet
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/500200
- https://books.google.co.in/books?hl=fi&lr=&id=vggmNXdzayYC&oi=fnd&pg=PP1&dq=fpga+and+cpld&ots=s7HjirG-ea&sig=15OMJOILY2a0Z0–fBnqv551=KPc&page=fq551-es 20and%20cpld&f=false
