APRENDA A PROGRAMAR PROGRAMANDO

Visão Geral:

Arranjos de portas programáveis em campo (FPGAs - Field-programmable gate arrays) são chips de silício reprogramáveis. Ross Freeman, o cofundador da Xilinx inventou o primeiro FPGA em 1985. A adoção do chip FPGA pela indústria é conduzida pelo fato de que o FPGA combina os melhores recursos dos Circuitos Integrados Construídos para Tarefas Específicas (ASICs - application-specific integrated circuits) e sistemas baseados em processadores. Os FPGAs fornecem velocidade temporizada por hardware e alta confiabilidade, não necessitando de compra em altos volumes para justificar a grande despesa de um projeto de ASIC customizado.

As pastilhas de silício reprogramáveis possuem a mesma flexibilidade de software de um sistema baseado em processadores, mas não é limitado pelo número de núcleos do processador. Diferentemente dos processadores, os FPGAs são verdadeiramente paralelos por natureza, então diferentes operações de processamento não têm que competir pelos mesmos recursos. Cada tarefa de processamento é enviada para uma seção dedicada do chip e pode funcionar de modo autônomo sem nenhuma influência de outros blocos lógicos. Como resultado, o desempenho de uma parte da aplicação não é afetado quando você adiciona mais tarefas.

Um dos benefícios dos FPGAs em comparação a sistemas baseados em processadores é que a lógica da aplicação é implementada em circuitos físicos em vez de executá-los em um sistema operacional, drives e software de aplicação.

Se este conceito é novo para você, o objetivo deste documento é apresentar os fundamentos de FPGA, os blocos que constituem um FPGA e as ferramentas de projeto que tornam possível ter um chip de silício reconfigurável.

Definindo As Partes de Um FPGA:

Todo chip FPGA é constituído de um número finito de recursos de hardware predefinidos, com interconexões programáveis por software e implementadas em hardware. Também possui blocos de E/S que permitem que o circuito acesse o mundo externo.

Figura 2. Diferentes partes de um FPGA

As especificações de um FPGA geralmente incluem o número de blocos lógicos configuráveis, número de blocos lógicos de funções fixas como multiplicadores e blocos de RAM (tamanho de memória). Entre todas as partes de um chip FPGA, estas geralmente são mais as importantes para uma aplicação.

Os blocos lógicos configuráveis (CLBs – configurable logic blocks) são a unidade lógica básica de uma FPGA. Algumas vezes referido como células lógicas, os CLBs são feitos de dois componentes básicos: flip-flops e lookup tables (LUTs). Várias famílias de FPGAs diferem na maneira com que os flip-flops e LUTs são agrupados, então é importante entender flip-flops e LUTs.