Field Programmable Gate Array (FPGA) ist ein integrierter Schaltkreis, der es Kunden oder Designern ermöglicht, nach dem Herstellungsprozess je nach Bedarf neu zu konfigurieren. Diese Anpassung umfasst normalerweise das Auswählen und Platzieren einer Reihe von Gattern, Schaltern und Routing-Kanälen. Die Programmierung variiert je nach Bedarf und Zielen. Es kann sich jedoch um ein einzelnes, einfaches Logikgatter handeln oder mehrere komplexe Funktionen umfassen.
Benutzer programmieren es direkt mit einer Programmiersprache wie Verilog oder VHDL, um benutzerdefinierte Hardwarefunktionen zu erstellen, die auf ihre Anforderungen zugeschnitten sind.
Es ist erwähnenswert, dass FPGA eigentlich keine neue Technologie ist, sondern eine Kombination bestehender Technologien, die es seit über 40 Jahren gibt. Wenn Sie schon einmal mit einem Arduino-Board herumgespielt haben, haben Sie Erfahrung mit der FPGA-Technologie.
Die FPGA-Konfiguration kann remote durchgeführt werden, normalerweise nachdem sie in der Endanwendung installiert wurde.
Da es programmierbar ist, ist es möglich, dieselbe Hardware für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen zu verwenden. Außerdem ist das Gerät mit geringen Vorlaufkosten für die Prototypisierung neuer Designs geeignet.
Wo wird es verwendet?
Es handelt sich um eine Form programmierbarer Logik, die die Flexibilität von Software mit der Hardwareleistung eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) kombiniert.
Das Ergebnis ist ein extrem leistungsfähiger Chip, der auf spezifische Anwendungen zugeschnitten werden kann. FPGAs finden ihre Hauptanwendung im Hochleistungsrechnen, beispielsweise in den Bereichen Telekommunikation, Militär, Luft- und Raumfahrt und Finanzen. Die Technologie wird auch zum Mining von Bitcoin und anderen Kryptowährungen verwendet.
Der Hauptvorteil eines FPGA gegenüber einem Allzweckprozessor besteht darin, dass es in Bezug auf Stromverbrauch, Größe und Geschwindigkeit effizienter sein kann. Jeder dieser Faktoren wird mit zunehmender Anzahl der Berechnungen wichtiger. Ein FPGA ist weitaus flexibler als eine fest verdrahtete ASIC-Implementierung, sodass die Hardwareimplementierung geändert werden kann, ohne die darauf ausgeführte Software zu ändern.
FPGAs werden in Anwendungen vom Kryptowährungs-Mining bis zur Audioverarbeitung eingesetzt. FPGAs bieten eine flexible Alternative zu anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASICs), bei denen es sich um Chips handelt, die für einen bestimmten Zweck entwickelt wurden und nicht umfunktioniert werden können.
In der Vergangenheit waren FPGAs für die meisten Unternehmen recht teuer. Doch dank jüngster Entwicklungen sind sie für viele Unternehmen erschwinglicher geworden, was bei Unternehmern und Ingenieuren für Begeisterung gesorgt hat.
FPGAs können für völlig unterschiedliche Anwendungen programmiert werden. Sie können eine bestimmte Plattform heute für eine Aufgabe und morgen für etwas völlig anderes verwenden – und das alles, ohne von vorne beginnen zu müssen.