Fachthema
Warum FPGAs? - Der eigene programmierbare Chip
Die Eigenschaften von FPGAs ermöglichen Entwicklern von Embedded Sytemen und Geräten heute vollkommen neue Realisierungswege und Leistungsklassen für ihre Geräte. Welche das sind, lesen Sie hier.
FPGA-Chips werden in elektronischen Geräten zur Realisierung von komplexen logischen Verknüpfungen verwendet. Im Gegensatz zu ASICs lassen sich die logischen Verknüpfungen in FPGAs programmieren. Das heißt, FPGA Hersteller wie Altera, Xilinx und andere stellen generische Chips mit einer Menge an logischen Gattern und Grundfunktionen her. Der Entwickler kann per Programmierung festlegen, wie diese logischen Gatter am Chip miteinander verknüpft werden. Der Chip wird also quasi erst durch die Programmierung verdrahtet.
Die genannten Eigenschaften von FPGAs ermöglichen Entwicklern von Embedded Sytemen und Geräten heute vollkommen neue Realisierungswege und Leistungsklassen für ihre Geräte.
Anbieter von Automatisierungssystemen bieten Anwendern neuerdings die Auslagerung von SPS-Funktionen direkt in den FPGA-Chip. Die Abarbeitung von Logikverknüpfungen wird dadurch um Größenordnungen schneller als mit herkömmlichen SPS-Systemen auf Mikroprozessorbasis. Es gibt bereits Anbieter, die Reaktionszeiten vom Eingangs- zum verknüpften Ausgangssignal im Mikrosekundenbereich mittels FPGA-Bausteinen realisiert haben.
Eigenschaften von FPGAs
FPGAs können immer wieder gelöscht und neu programmiert werden. Bei ASICs snd die Verknüpfungen für eine ganz bestimmte Anwendung ein für alle Mal festgelegt worden und können nicht mehr geändert werden. Bei mittleren Stückzahlen sind sie außerdem günstiger als ihre Kontrahenten. Sie bieten allerdings nur eine geringe Anzahl an Gattern per Chip. ASIC's sind hingegen bei hohen Stückzahlen billiger und erlauben höhere Taktfrequenzen.
Die Programmierbarkeit von FPGAs erfordert allerdings wesentlich mehr Chipfläche. Moderne FPGAs bieten heute mehrere Millionen programmierbare Logikzellen und ermöglichen äußerst komplexe Schaltungen. Einige Typen lassen sich sogar im laufenden Betrieb umprogrammieren.
Im Gegensatz zu einer Anwendungslogik eines Mikroprozessors arbeiten FPGAs programmierte Verknüpfungen parallel ab. Der Mikroprozessor hingegen sequentiell, also eine Verknüpfung nach der anderen. Ein enormer Geschwindigkeitsvorsprung des FPGAs.
Wofür steht die Abkürzung FPGA?
FPGA steht für Field Programmable Gate Array. FPGA-Chips werden in elektronischen Geräten zur Realisierung von komplexen logischen Verknüpfungen verwendet. Im Gegensatz zu ASIC lassen sich die logischen Verknüpfungen in FPGAs programmieren.
Was ist ein ASIC?
Im Gegensatz zu ASICs, was Application Specific Integrated Circuit bedeutet, lassen sich die logischen Verknüpfungen in FPGAs programmieren.