Ensayo Fpga

Ana Gutiérrez (2016219043) Rafael Benítez (2016219072)

Ensayo sobre la FPGA En el nivel más alto, los arreglos de compuertas programables en campo FPGA’s son chips de silicio reprogramables. Ross Freeman, el cofundador de Xilinx, inventó el primer FPGA en 1985. Al utilizar bloques de lógica pre-construidos y recursos para ruteo programables, se puede configurar estos chips para implementar funcionalidades personalizadas en hardware sin tener que utilizar una tablilla de prototipos o un cautín. Sólo se deberá desarrollar tareas de cómputo digital en software y compilarlas en un archivo de configuración o bitstream que contenga información de cómo deben conectarse los componentes. Además, los FPGA’s son completamente reconfigurables y al instante toman una nueva “personalidad” cuando se compila una diferente configuración de circuitos. Anteriormente sólo los ingenieros con un profundo entendimiento de diseño de hardware digital podían trabajar con la tecnología FPGA. Sin embargo, el aumento de herramientas de diseño de alto nivel está cambiando las reglas de programación de FPGA’s, con nuevas tecnologías que convierten los diagramas a bloques gráficos, o hasta el código ANSI C a circuitos de hardware digital. La adopción de chips FPGA en la industria ha sido impulsada por el hecho de que los FPGA’s combinan lo mejor de los ASIC’s y de los sistemas basados en procesadores. Ofrecen velocidades temporizadas por hardware y fiabilidad, pero sin requerir altos volúmenes de recursos para compensar el gran gasto que genera un diseño personalizado de ASIC. El silicio reprogramable tiene la misma capacidad de ajustarse que un software que se ejecuta en un sistema basado en procesadores, pero no está limitado por el número de núcleos disponibles. A diferencia de los procesadores, los FPGA’s llevan a cabo diferentes operaciones de manera paralela, por lo que éstas no necesitan competir por los mismos recursos. Cada tarea de procesos independientes se asigna a una sección dedicada del chip, y puede ejecutarse de manera autónoma sin ser afectada por otros bloques de lógica. Como resultado, el rendimiento de una parte de la aplicación no se ve afectado cuando se agregan otros procesos.

PARTES DE UN FPGA Cada chip de FPGA está hecho de un número limitado de recursos predefinidos con interconexiones programables para implementar un circuito digital reconfigurable y bloques de E/S que permitan que los circuitos tengan acceso al mundo exterior. Las especificaciones de recursos de FPGA a menudo incluyen el número de bloques de lógica configurables, número de bloques de lógica de función fijos como multiplicadores y el tamaño de los recursos de memoria como RAM en bloques embebidos. De las muchas partes del chip FPGA, estos son generalmente los más importantes cuando se seleccionan y comparan FPGA’s para una aplicación en particular.

Los bloques de lógica configurables (CLB´s) son la unidad de lógica básica de un FPGA. Algunas veces referido como segmentos o células de lógica, los CLB´s están hechos de dos componentes básicos: flip-flops y tablas de consulta (LUT’s). Es importante tomar esto en cuenta porque distintas familias de FPGA’s se diferencian en la manera en que los flip-flops y las LUT’s están empacados.