Alvarez Torres Miguel Angel paper

Comparación entre Microcontroladores y FPGA
(Noviembre 2014)
Alvarez Torres Miguel Ángel, Estudiante PFR, TECSUP


II. ARQUITECTURA
I. INTRODUCCION

E

n este documento analizaremos una breve comparación
entre los Microcontroladores y los FPGA, debido a que es
de suma importancia conocer estos temas debido a que estamos
ya en un mundo de sistemas embebidos que se puede definir
como todo sistemaque no es una PC de escritorio, ni un
servidor, ni un Workstation, en fin no es un sistema
programable de propósito general, el mercado es hoy en día
imparable debido a la solicitud de estas ,por tanto empezaremos
dando una breve definición de cada uno de ellos. Primero que
todo
comenzaremos
definiendo
que
son
los
microcontroladores: Los microcontroladores (abreviado μC,
UC o MCU) son circuitosintegrados que son capaces de
ejecutar órdenes que fueron grabadas en su memoria. Su
composición está dada por varios bloques funcionales, los
cuales cumplen una tarea específica, son dispositivos que
operan uno o más procesos, por lo general los
microcontroladores están basados en la arquitectura de
Harvard, la cual consiste en dispositivos de almacenamiento
separados (memoria de programa y memoriade datos).
En fin un microcontrolador es un sistema completo, con unas
prestaciones limitadas que no pueden modificarse y que puede
llevar a cabo las tareas para las que ha sido programado de
forma autónoma.
En cuanto a los FPGA, son chips de silicio reprogramables. Al
utilizar bloques de lógica pre-construidos y recursos para ruteo
programables, usted puede configurar estos chips paraimplementar funcionalidades personalizadas en hardware sin
tener que utilizar una tablilla de prototipos o un cautín. Sólo
deberá desarrollar tareas de cómputo digital en software y
compilarlas en un archivo de configuración o bitstream que
contenga información de cómo deben conectarse los
componentes. Además, los FPGAs son completamente
reconfigurables y al instante toman una nueva “personalidad”
cuandousted compila una diferente configuración de circuitos.
Anteriormente sólo los ingenieros con un profundo
entendimiento de diseño de hardware digital podían trabajar
con la tecnología FPGA. Sin embargo, el aumento de
herramientas de diseño de alto nivel está cambiando las reglas
de programación de FPGAs, con nuevas tecnologías que
convierten los diagramas a bloques gráficos, o hasta el código

A.Microcontroladores.
La arquitectura tradicional de computadoras y
microcontroladores se basa en el esquema propuesto por
John Von Neumann, en el cual la unidad central de
proceso, o CPU, está conectada a una memoria única que
contiene las instrucciones del programa y los datos,
permite
el diseño
de programas con código
automodificable, bastante usada
en las antiguas
computadoras pero innecesaria enlas computadoras
modernas.

Hoy en día la arquitectura conocida como Harvard, consiste
simplemente en un esquema en el que el CPU está conectado a
dos memorias por intermedio de dos buses separados. Una de
las memorias contiene solamente las instrucciones del
programa y es llamada Memoria de Programa. La otra memoria
solo almacena datos y es llamada Memoria de Datos. Son
totalmente independientesy pueden ser de distintos anchos.

B. FPGA
Básicamente en cuanto a la arquitectura de un FPGA consiste
en una matriz de bloques de lógica configurables (CLB) es
decir, son bloques lógicos cuyos parámetros se pueden
modificar de forma que presente diferentes funcionalidades.
Cada CLB consiste, de forma genérica, en varias tablas de
LUTs (look-up tables, o tablas de consulta) cuyas salidas estánmultiplexadas y unos parámetros de configuración de dicho
CLB. El diseño de un CLB varia de un fabricante a otro.

“Un microcontrolador es un computador completo, aunque de
limitadas prestaciones, que está contenido en el chip de un
circuito integrado y se designa a gobernar una sola tarea”

Una matriz de rutado, encargada de conectar los CLB’s entre
ellos, y a su vez estos con las celdas de...