FPGA

Benemérita universidad
Autónoma de puebla
Facultad de ciencias
De la
Computación


Materia
Microprocesadores e Interfaces


Profesor
M.C Nicolás Quiroz Hernández


Alumnos:
Darío Amigon Espinoza
Omar Najera Bautista
Marco Antonio Solís Vázquez
Yeniséi Ramírez Pérez


Tarea:
Investigación sobre uso de FPGAs


Fecha
10/06/2013

Periodo
Verano 2013



ÍndiceMarco Teórico
 
Una FPGA (del inglésField Programmable Gate Array) es un dispositivo semiconductor que contiene bloques de lógica cuya interconexión y funcionalidad se puede programar. La lógica programable puede reproducir desde funciones tan sencillas como las llevadas a cabo por una puerta lógica o un sistema combinacional hasta complejos sistemas en unchip (w:en:System-on-a-chip).
Las FPGAs se utilizan en aplicaciones similares a los ASICs sin embargo son más lentas, tienen un mayor consumo de potencia y no pueden abarcar sistemas tan complejos como ellos. A pesar de esto, las FPGAs tienen las ventajas de ser reprogramables (lo que añade una enorme flexibilidad al flujo de diseño), sus costes de desarrollo y adquisición son mucho menores parapequeñas cantidades de dispositivos y el tiempo de desarrollo es también menor.
Ciertos fabricantes cuentan con FPGAs que sólo se pueden programar una vez, por lo que sus ventajas e inconvenientes se encuentran a medio camino entre los ASICs y las FPGAs reprogramables.
Históricamente las FPGA surgen como una evolución de los conceptos desarrollados en las PAL y los CPLD.
Las FPGAs fueroninventadas en el año 1984 por Ross Freemany Bernard Vonderschmitt, cofundadores de Xilinx, y surgen como una evolución de los CPLDs.
Tanto los CPLDs como las FPGAs contienen un gran número de elementos lógicos programables. Si medimos la densidad de los elementos lógicos programables en puertas lógicas equivalentes (número de puertas NAND equivalentes que podríamos programar en un dispositivo) podríamosdecir que en un CPLD hallaríamos del orden de decenas de miles de puertas lógicas equivalentes y en una FPGA del orden de cientos de miles hasta millones de ellas.
Aparte de las diferencias en densidad entre ambos tipos de dispositivos, la diferencia fundamental entre las FPGAs y los CPLDs es su arquitectura. La arquitectura de los CPLDs es más rígida y consiste en una o más sumas de productosprogramables cuyos resultados van a parar a un número reducido debiestables síncronos (también denominados flip-flops). La arquitectura de las FPGAs, por otro lado, se basa en un gran número de pequeños bloques utilizados para reproducir sencillas operaciones lógicas, que cuentan a su vez con biestables síncronos. La enorme libertad disponible en la interconexion de dichos bloques confiere a lasFPGAs una gran flexibilidad.
Otra diferencia importante entre FPGAs y CPLDs es que en la mayoría de las FPGAs se pueden encontrar funciones de altos niveles (como sumadores y multiplicadores) embebidas en la propia matriz de interconexiones, así como bloques de memoria.
Las FPGA son el resultado de la convergencia de dos tecnologías diferentes, los dispositivos lógicos programables (PLDs[Programmable Logic Devices]) y los circuitos integrados de aplicación específica (ASIC [application-specific integratedcircuit]). La historia de los PLDs comenzó con los primeros dispositivos PROM (Programmable Read-Only Memory) y se les añadió versatilidad con los PAL(Programmable Array Logic) que permitieron un mayor número de entradas y la inclusión de registros. Esos dispositivos han continuadocreciendo en tamaño y potencia. Mientras, los ASIC siempre han sido potentes dispositivos, pero su uso ha requerido tradicionalmente una considerable inversión tanto de tiempo como de dinero. Intentos de reducir esta carga han provenido de la modularización de los elementos de los circuitos, como los ASIC basados en celdas, y de la estandarización de las máscaras, tal como Ferranti fue pionero con la...