TechCodeview

ال FPGA و CPLD تم إنشاء أجهزة للحصول على كثافة الدائرة وسرعتها ASIC (الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيقات) الأجهزة، ولكن مع فترة زمنية أقصر للأجهزة القابلة للبرمجة. الفرق الأساسي بين FPGA وCPLD هو أن FPGA لديها موارد منطقية أكثر من CPLD، وهو أبسط ويحتوي على عدد أقل من التوصيلات البينية. يتم أخذ عاملين في الاعتبار عند فصل FPGA وCPLD. الأول هو هندستها وكيفية تنفيذها للوظائف المنطقية المختلفة. ثانيًا، تقنية أشباه الموصلات المحددة المستخدمة في الأجهزة.

وفي هذه المقالة سوف تتعرف على الفرق بين CPLD و FPGA . ولكن قبل مناقشة الاختلافات، يجب أن تعرف عن CPLD وFPGA مع مزاياها وعيوبها.

ما هو CPLD؟

CPLD هو اختصار ل 'أجهزة منطقية معقدة قابلة للبرمجة' . وهي دائرة متكاملة تساعد في تنفيذ الأنظمة الرقمية. يتكون CPLD من كتل وظيفية قابلة للبرمجة، ولكل كتلة خلايا كبيرة . اللبنات الأساسية لـ CPLD هي الخلايا الكبيرة. يتم توصيل الإدخال/الإخراج للكتل الوظيفية من خلال مصفوفة الربط البيني العالمية (GIM) . يمكن إعادة تشكيل مصفوفة التوصيل البيني هذه لأن تغيير جهات الاتصال بين الكتل الوظيفية أمر مستحيل. هذه الكتل الوظيفية تعادل مجموعة من البوابات المنطقية.

جافا طويلة إلى كثافة العمليات

من المهم مراعاة تقنية البرمجة، وقدرة I/P، وقدرات الكتلة الوظيفية عند تصميم CPLDs. بشكل عام، تعد CPLDs غير متطايرة وسهلة الاستخدام، كما أنها غير مكلفة.

تأتي CPLDs في أنواع مختلفة من حزم IC والعائلات المنطقية. يختلف أيضًا جهد الإمداد والتيار الاحتياطي وتيار التشغيل وتبديد الطاقة لـ CPLDs. بالإضافة إلى ذلك، فهي متوفرة بسعات ذاكرة مختلفة وخيارات دعم الذاكرة. يتم قياس الذاكرة عادةً بالبت أو الميغابت، ويحتوي دعم الذاكرة على ذاكرة الوصول العشوائي، ذاكرة الوصول العشوائي و ذاكرة الوصول العشوائي ثنائية المنفذ . ويشمل أيضا FIFO (الوارد أولاً، يخرج أولاً) و LIFO (آخر دخول وآخر خروج) الذاكرة، و CAM (ذاكرة المحتوى القابلة للتوجيه) .

مكونات CPLD

هناك مكونات مختلفة لـ CPLD. بعض المكونات الرئيسية لـ CPLD هي كما يلي:

كتلة الوظيفة
في CPLD، تحتوي كتلة الوظيفة على مستوى AND الذي قد يقبل المدخلات من كتل الإدخال/الإخراج، أو كتل الوظائف، أو حتى استجابة كتلة الوظيفة نفسها. بعد ذلك، تتم إضافة المصطلحات إلى المصفوفة OR ويتم اختيارها باستخدام معدد إرسال كبير. قد يتم نقل مخرجات MUX من الكتلة مباشرة أو من خلال التقليب المسجل. قد تحتوي هذه الكتلة الوظيفية أيضًا على منطق إضافي، مثل خيار OR الحصري القابل للتحديد، وإشارة إعادة الضبط الرئيسية، وخيار برمجة القطبية على عدة مراحل.كتل الإدخال/الإخراج
تُستخدم كتل الإدخال/الإخراج لإرسال إشارات إلى أطراف CPLD عند مستويات الجهد والتيار المناسبة. فهو يسمح بإزالة التأخيرات وتقليل متطلبات وقت تعليق الجهاز وإضافة موارد إضافية إلى الجهاز.ربط
إن التوصيل البيني لـ CPLD عبارة عن مصفوفة كبيرة من المفاتيح القابلة للبرمجة والتي توجه نقل الإشارات من جزء من الجهاز إلى جزء آخر.المكونات القابلة للبرمجة
كما أنه يستخدم مكونات قابلة للبرمجة مثل PROM وEPROM وEEPROM وflash EPROM.

مزايا وعيوب CPLD

هناك مزايا وعيوب مختلفة لـ CPLD. بعض المزايا والعيوب الرئيسية لـ CPLD هي كما يلي:

مزايا

1. إنه سهل التصميم.
2. لديها تكلفة تطوير منخفضة.
3. يساعد على تقليل مساحة اللوحة.
4. إنه يوفر موثوقية عالية.

سلبيات

1. إنه جهاز منطقي قابل للبرمجة أكثر تعقيدًا.

ما هو FPGA؟

FPGA هو اختصار ل 'مصفوفات البوابة الميدانية القابلة للبرمجة' . إنه جهاز أشباه الموصلات يتكون من مصفوفة من الكتل المنطقية القابلة للتكوين المرتبطة ببعضها البعض عبر وصلات قابلة للبرمجة. بعد الإنتاج، يمكن إعادة برمجة FPGA لتلبية المتطلبات. تحتوي FPGAs الحالية على ما يقرب من 330000 كتل المنطق مع 1100 الإدخال/الإخراج .

يمكن للمستخدمين الاستفادة من لغة وصف الأجهزة (HDL) لتصميم وتكوين الدائرة. وبعد ذلك قد ينفذ بوابة بسيطة مثل بوابة AND أو نظام معقد مثل المعالج متعدد النواة. يقوم بحفظ جميع التكوينات في الذاكرة الرئيسية. ونتيجة لذلك، قد يؤدي انقطاع الطاقة إلى حذف كافة هذه التكوينات.

رقم إلى سلسلة جافا

مكونات FPGA

هناك مكونات مختلفة من FPGA. بعض المكونات الرئيسية لـ FPGA هي كما يلي:

كتل المنطق القابلة للبرمجة
أنها تمكن من تنفيذ وظائف المنطق.التوجيه القابل للبرمجة
أنها تمكن من تنفيذ المهام.كتل الإدخال/الإخراج
يتم استخدامه لإجراء اتصالات الشريحة.

مزايا وعيوب FPGA

هناك مزايا وعيوب مختلفة لـ FPGA. بعض المزايا والعيوب الرئيسية لـ FPGA هي كما يلي:

مزايا

1. يمكن الوصول إلى وحدات FPGA المرحلية على نطاق واسع ويمكن برمجتها بسرعة باستخدام كود HDL. ونتيجة لذلك، يتم تقديم الحل للسوق بشكل أسرع.
2. في تصميم FPGA، يتعامل البرنامج مع التوجيه والتنسيب والتوقيت. يتطلب مشاركة يدوية أقل. يزيل تدفق التصميم تحليلات المكان وجهاز التوجيه وتخطيط الأرضية والتوقيت التي تستغرق وقتًا طويلاً ومعقدة.
3. تتمتع FPGAs بالقدرة على البرمجة على المستوى المنطقي. ونتيجة لذلك، قد تنفذ معالجة إشارات أسرع وأكثر توازيًا. من الصعب تنفيذ وحدة المعالجة المركزية.
4. على عكس تطوير ASIC، الذي ينطوي على أهمية كبيرة NRE (النفقات غير المتكررة) والأدوات باهظة الثمن، يعد تطوير FPGA أقل تكلفة بسبب الأدوات الأقل تكلفة وعدم وجود NRE.
5. يمكن برمجة FPGAs على مستوى البرنامج في أي وقت. ونتيجة لذلك، يمكن إعادة برمجة FPGA IC أو إعادة استخدامها مرات غير محدودة. يمكن أيضًا برمجة FPGAs من مسافة بعيدة.

سلبيات

1. استهلاك الطاقة أعلى، وليس لدى المبرمجين سوى القليل من التحكم في تحسين الطاقة في FPGA.
2. تعتبر FPGAs مثالية للنماذج الأولية والإنتاج منخفض الحجم. عندما يزيد عدد FPGAs التي سيتم إنشاؤها، فإن تكلفة المنتج الواحد تزيد أيضًا.
3. تحتاج برمجة FPGA إلى الإلمام بلغات برمجة VHDL/Verilog بالإضافة إلى أساسيات النظام الرقمي. البرمجة ليست واضحة مثل تلك المستخدمة في المعدات المعتمدة على المعالج. يجب على المهندسين أيضًا أن يتعلموا كيفية استخدام أدوات المحاكاة.
4. بمجرد اختيار FPGA واستخدامه في التصميم، يجب على المطورين استخدام الموارد الموجودة على FPGA IC، مما يحد من حجم التصميم وميزاته. يجب اختيار FPGA المناسب من البداية لتجنب مثل هذه المشكلة.

الاختلافات الرئيسية بين CPLD وFPGA

هناك اختلافات رئيسية مختلفة بين CPLD و FPGA . بعض الاختلافات الرئيسية بين CPLD وFPGA هي كما يلي:

1. CPLD هو اختصار للأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة المعقدة. في المقابل، FPGA هو اختصار لمصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية.
2. CPLD عبارة عن دائرة متكاملة تساعد في تنفيذ الأنظمة الرقمية. في المقابل، فإن FPGA عبارة عن دائرة متكاملة تم إنشاؤها بشكل أساسي لتخصيصها بعد التصنيع بواسطة العميل أو المطور.
3. قد تتضمن FPGAs ما يصل إلى 100.000 كتل المنطق الصغيرة. في المقابل، قد تقوم CPLDs بتخزين بضعة آلاف من الكتل المنطقية فقط.
4. FPGA مناسب للتطبيقات المعقدة. في المقابل، يعتبر CPLD أكثر ملاءمة للتطبيقات الأبسط.
5. تتمتع FPGA باستخدام طاقة أكبر. في المقابل، CPLD لديه استهلاك أقل للطاقة.
6. فيما يتعلق بالأداء، توفر FPGA أداءً مستقرًا ومستقلاً عن التوجيه الداخلي. في المقابل، يتمتع CPLD بأداء غير متوقع يعتمد على التوجيه.
7. CPLD يعادل صديق . من ناحية أخرى، FPGA يشبه مصفوفة البوابة .
8. FPGA عبارة عن شريحة منطقية رقمية تعتمد على كبش . في المقابل، CPLDs هي على أساس إيبروم .
9. يتم تصنيف FPGA على أنها حبوب دقيقة. في المقابل، CPLD عبارة عن حبوب خشنة.
10. يتم توفير حماية CPLD أكثر من FPGA لأنه يحتوي على ذاكرة غير متطايرة.
11. يمكن التنبؤ بالتأخيرات في CPLDs بشكل ملحوظ أكثر من FPGAs.

مقارنة وجهاً لوجه بين CPLD وFPGA

هنا، سوف تتعلم المقارنات المباشرة بين CPLD وFPGA. الاختلافات الرئيسية بين CPLD وFPGA هي كما يلي:

خاتمة

توفر FPGA قدرًا أكبر من التعقيد والمرونة والميزات مثل ذاكرة الوصول العشوائي على الرقاقة، وإدارة الساعة، وعمليات DSP، والمضاعفات، وما إلى ذلك. ومن ناحية أخرى، يستهلك CPLD طاقة أقل من FPGA، ومن المرجح أن يتم استخدام أجهزة FPGA بشكل متكرر في التصميمات حيث يتم تطبيق التغييرات. في المقابل، يتم استخدام أجهزة CPLD عندما يكون هناك حاجة إلى منطق لاصق بسيط وعندما تكون هناك حاجة إلى دوائر تشغيل فورية للتطبيق لأن FPGA يعمل بسرعة أبطأ في البداية بسبب تحميل التكوين من ذاكرة القراءة فقط الخارجية.