FPGA vs Micreoirchomhaire: Príomhdhifríochtaí agus Cosúlachtaí

FPGA vs. Micreoirchomhaire: Príomhdhifríochtaí agus Cosúlachtaí

FPGAs agus Micreoirchomháirithe: Tuiscint ar na Príomh-dhifríochtaí

Clár na gCeannach

• Intreo
• Céard is FPGA ann?
• Céard is micreoirchomhaire?
• FPGAs agus Micreoirchomháirithe: Príomh-dhifríochtaí
• FPGA vs micreorialtóir: An príomhshimilitéid
• An bhfuil leat úsáid a bhaint as FPGA nó MCU ar do phlata PCB?
• FPGA agus Micreanrialtóir: An féidir iad a úsáid le chéile?
• Micreanrialtóir agus FPGA: Feidhmeanna réamhroghnaithe de réir thionsaide
• Conclúid
• Ceisteanna Coitianta

Intreo

Toghail idir FPGA agus micreanrialtóir is é ceann de na rogha is tábhachtaí i gcoigríochtaí leabharlach agus Plean PCB . Tá tionchar ag an gceann a roghnóidh tú ar bheith ag obair, ar úsáid cumais, ar an ráta, ar an am fás, agus ar conas a chaithfear do phlata leictreonach a eagrú. I gcuid mhór tascanna, déanann an rogha sin an t-earra iomlán. Is FPGA  (FPGA) in ann láimhseáil chumhachtach cothromach agus solúbthacht uirlisí, agus cuireann micreanrialtóir cómhaireann leabharlach éasca agus éifeachtach ar fáil do fheidhmeanna a bhaineann le rialú.

Ar leibhéal ard, is é seo an difríocht: is ionstraim atá athshocraithe ag an FPGA, agus is córas ríomhaire aon-chip é an micreoriallúchán a déantar chun ríomhthreoracha a fhorlíonadh go leanúnach. Seo ag léiriú go roghnaítear an FPGA de ghnáth nuair a theastaíonn réasúnaíocht shaincheaptha, próiseáil sonraí ar hiontach, nó luas an chórais iarrthaireachta. Roghnaítear an micreoriallúchán go minic nuair a theastaíonn úsáid íseal cumhachta, cainníocht íseal, agus taispeáint níos simplí den micreoriallúchán. Úsáidtear an dá cheann go forleathan i ndearadh uirlisí leictreonacha istigh, ach tá sé do réiteach ar fhadhbanna éagsúla.

Tá an contrárthacht seo bunaithe ar an bhfíric go bhfuil na rudaí nua-aimseartha i bhfad níos casta ná mar a bhí siad riamh roimhe seo. B’fhéidir go mbeadh gá le gléasanna a athbhreithniú agus gléasanna eile a roghnú, a cheangal thar Ethernet nó thar bus coimeádáin, físeán a phróiseáil, ciorcail rialú i rith fíoraimseartha a rith, agus bainistiú cumhachta a láimhseáil, uile ag an am céanna. I gcásanna go leor, is leictrean-mhionrialtóir atá de dhíth. I gcásanna eile, is fearr an FPGA. Agus i gcórasanna casta, d’fhéadfadh an dá cheann a oibriú le chéile ar an mbord céanna chun rialú, costas, agus éifeachtúlacht a shuíomh.

Fírinneacha Gasta

Sampla Pragmatic

Smaoinigh ar chruthú cáiméire cruthaitheach. Má tá an gléas ag teastáil ach as meascán cnaipeanna a mheas, aonaid shonraí a rialú, agus eolas faoi fhadhbanna a sheoladh amach, d’fhéadfadh micreorialtóir a bheith leordhóthanach. Ach má tá an cháiméar ag teastáil as láimhseáil fhíseáin ar luas ard, feidhmíocht ard, fheabhsú íomhánna i rith ama fíor, nó léiriú AI, d’fhéadfadh FPGA a bheith rogha níos fearr mar is féidir leis go leor tasc a láimhseáil in aon am le laghdú an-íseal san fhadhb. Is é seo an cineál cothrom na mbriathar a bhíonn dearthóirí ag dealú leis gach lá i bpróitéáil uirlisí digiteacha agus i fhorbairt réadanna.

Sainmhíniú ar FPGA ?

Is é FPGA, nó Variety Ar Aireagáilte ar an gCeannaire, cineál gléas ríomhchláraithe a cheadaíonn do dhearthóirí sainiú gníomhaíochtaí an ghléise tar éis a dhéanamh i ndáiríre. Sin an smaoineamh mór taobh thiar de chlárú FPGA: in áit clóscríobh clár bogearraí a oibríonn ar phróiseálaí shocraithe, tá tú ag cruthú an eochair féin chun foinse áirithe a fháil amach. Déanann sé seo an FPGA bunosluighiúil ón micreorialtán. D’fhéadfadh micreorialtán a bheith ag leanúint riail amháin ag an am céanna, agus is féidir le FPGA a bheith ag déanamh iolach oibre ag an am céanna ag úsáid próiseáil chothromach.

Forbraítear FPGA ó ghréidh mhór de chuid an léiríochta, acmhainní aistriúcháin agus blocanna I/O. Is é ceann de na blocanna tógála is coitínte ná Blocanna Smaointe Cumraíte (CLBs), Táblaí Amharc (LUTs), flip-flops (FFs), multiplexers agus aistriúcháin ríomhchláraithe. Oibríonn na comhpháirtí seo le chéile chun smaointe leictreonacha, nósanna ama, comhéadan idirlíní cumarsáide agus córais rialaithe saincheaptha a fhorbairt. Tá líon mór de dhlúthghnéithe FPGA nua-aimseartha freisin ann, mar shampla blocanna cuimhne doimhne, blocanna DSP agus transceivers do chineálacha aistriúcháin tapa ar nós PCIe, Ethernet nó nascanna gréasáin físe. Mar sin, úsáidtear FPGAs go minic i ríomhairí ardghníomhaíochta, i bhfeidhmchláir láimhseála sínsear agus i bhfeidhmchláir FPGA a theastaíonn laghdú mór ar an lathean.

In aon mheáchan le micreopróiseálaí, is féidir leis an FPGA a shocrú de ghnáth le teangacha clárúcháin HDL mar VHDL nó Verilog. Ní heitleanna teangacha feidhmeachta i mbunaithe ar chóras é seo i ngnáth. Is teangacha athchóirithe gléas atá iontu a mhíníonn ionchuir rialúcháin, am, cosáin sonraí, láimhseáil sínial leictreonach agus iarrachtaí stáit. Mar sin is féidir le fás FPGA a thabhairt faoi ainm clárúcháin ar leibhéal an chlár nó stíl rialúcháin. Ní thugann na hinnealtóirí an t-ordú do’n FPGA cad a dhéanfadh sé go hiomlán. D’fhágann siad síos conas a bheadh an t-ionstraim a thógáil agus a nascadh i stíl rialúcháin. Tá sé sin oiriúnach, ach déanann sé fás níos deacra go mór ná clárúcháin micreoriallán.

Blocanna Tógála Iarbhunaithe FPGA

Cén fáth a úsáideann innealtóirí FPGAs

Roghnítear FPGAs nuair a theastaíonn obair:

Riachtanach an t-ábhar céanna

Ráta an ionstraim

Innéacs leathchumas

Laitheas an-tíse

Craiceann úsáideora déanta go speisialta

Protaitheachtaí Go Tapaidh

Éifeachtacht scálaíteach

Mar shampla, i bhfís chórais ríomhaireachta, i gcórais láimhseála pictiúr, agus i láimhseáil shínithe físe, is féidir le FPGA a bheith ina úsáideoir ar líon mór piocail nó sreanganna sonraí ag an am céanna. I chórais uathoibriúcháin tráchtála, is féidir leis rioscaíocht luath a láimhseáil le aimsir cinnte. I gcomhlachtaí teilecumraic, is féidir leis sreanganna eolais a chur in oiriúint ag ráta ard gan fanacht ar CPU chun cíclanna treoracha a chríochnú. Is é an leibhéal sin rialú ceann de na príomhfhachtóirí a úsáidtear le FPGAs go minic i mbunaitheoirí spás, i gcórais a thagann chun cinn go tapa, agus i gcórais istigh nach dtacann siad le hearráid i dtiming.

Cén fáth a úsáideann innealtóirí FPGAs

Is é micreorialtógóir, a dtugtar mar gheobháil MCU air, córas ríomhaireachta bheag ar chip amháin atá deartha do shonraíochtaí rialúcháin. Cuimsíonn sé go minic CPU, cuimhne agus iarmhíreanna cosúil le h-amhlaistirí, ADCs, comhéadan úsáideora chumarsáide, agus I/O clártháilte i mbunlann amháin. In aghaidh an FPGA, ní athshocraíonn micreorialtógóir na gléasanna féin. Ina ionad sin, reáchtálann sé feidhmchláir shonrach nó fírmhéar a mhíníonn don chip conas a bheith i ngníomh. Mar sin is é seo an fáth go bhfuil taispeántais micreorialtógóir de ghnáth níos simplí le foghlaim ná forbróid FPGA.

Tá micreoríomhaireanna curtha i bhfeidhm ar chuid thábhachtach de rialú an ghléas agus ar fheidhmeanna a bheith ann i réaltaí am, áit a mbíonn an sprioc ná ionchur a léamh, roghnú agus toradh a stiúradh go rathúil. Is iad an t-ionad is mó le haghaidh míreanna do chustaiméirí, rialuitheoirí tráchtála, gléasanna a úsáidtear ar an gcorp, gléasanna baile, leictreonac an ghluaisteáin agus gléasanna IoT. Tugtar bua ar iad mar gheall ar éifeachtacht an micreoríomhaire, ar an gcostas agus ar an úsáid íseal fuinnimh. Má tá rialú caighdeánach, slán agus costas-éifeachtach riachtanach do do dhul chun cinn, is é an MCU an rogha is fearr go minic.

Tá go leor de na MCUs bunaithe ar struchtúir cosúil le struchtúr RISC, coreanna micreoríomhaire ARM, nó teaghlaí eile de phróiseáirí dúnta. Is iad na príomhghrúpaí de mhiocreoríomhaireanna na modhanna 8-bit, 16-bit agus 32-bit. . Bíonn siad de ghnáth socraithe ag úsáid teangacha cosúil le cláranna C, cláranna leictreonacha C++, nó uirlisí firmware eile. I roinnt córas, bíonn siad freagrach as a dtógáil, a ndealú, a shocrú fuinnimh agus a n-ionspórtáil ag úsáid an méid is lú possible de fuinnimh.

Príomh-Chomhpháirteanna an Mhicreorialtair

Cén fáth a úsáideann innealtóirí micreorialtair

Is fearr le micreorialtair a úsáid mar gheall ar an bhfacht go bhfuil siad:

Micreorialtair gan mórán costais do tháirgeadh

Éasca le comhthábháil isteach sa phlata leictreonach (PCB)

Éifeachtach do ghléasanna a oibríonn ó bhataireáin

Simplí le débú nó le fheiceáil na gcearradh i gcomparáid le FPGAs

An-oiriúnach do appailltí micreorialtair i rialú agus i seirbhísí staire

Oiriúnach do appailltí íseal-chumhachta agus do ghléasanna leictreonacha laethúla

Appailltí chomhcheangailte micreorialtair

Gadgets intí shínte

Feidhmeanna Domhanda

Córais rialúcháin gléasanna leictreonacha a úsáidtear ar an gcorp

Gléasanna leictreonacha do ghluaisteáin

Scóileanna rialaithe stairiúla

Nóidíní aonaid shensithe

Gléasanna leictreonacha móibile

Leictreonacha don tomhaltóir

Buntáistí príomh-mhicreanríonadóir

Clár bogearraí bunúsach micreanríonadóir

Úsáid níos lú cumhachta

Líon níos lú ná FPGA

Éasca a dhéanamh

Tomhas mórbhileach

Tacaíocht le haghaidh limistéar solaid agus limistéar an ghléas

Teorainnithe an phríomh-mhicreanrialaithe

Láithreacht chothrománach teoranta

Ní hé an rogha is fearr do thaispeántais saincheaptha a luas

Níos lú comhoiriúnach ná hardteicneolaíocht FPGA

D’fhéadfadh sé a bheith i dtreo ar fheabhas ar airde nó ar shonréimse an-tionscnaí

FPGAs agus Micreoirchomháirithe: Príomh-dhifríochtaí

Baineann na príomh-difríochtaí idir FPGA agus micreanrialaithe ar dheis, dearadh próiseála, solúbthacht, agus modh forbairt. Is hardteicneolaíocht athshocraithe é FPGA, agus is aonad próiseála lárnach (CPU) atá ag rith clár bogearraí é micreanrialaithe. Tá an difríocht amháin sin ag tiontú go dtí gach rud eile a bhaineann le conas a oibríonn siad, conas a chlártaítear iad, agus conas a fhaightear iontráil orthu i ndearadh bord leictreonach (PCB).

Archatíocht crioscainne

Tá FPGA deartha ó chealla loighce, ceanglais ríomhphrógramaíte, agus blocanna comhshainithe a d’fhéadfaí iad a shuiteáil mar chiorcuit leictreonacha saincheaptha. Is CPU iomlán é micreorialtógóir le dearadh réamhshainithe. Ní féidir leat an struchtúr istigh den MCU athrú mar is féidir leat FPGA a shuiteáil. Ní féidir leat ach a fhiormhéadar a athrú. Sin agus é sin, is féidir le FPGA a bheith in aon chiorcuit digiteach ar bith, agus fanann an MCU mar an gcéanna agus ag rith cód éagsúla amháin.

Múnla Próiseála

Déanann FPGA próiseáil chothromach. Is féidir go leor cúrsaí smaointe a rith ag an am céanna. Déanann micreorialtógóir próiseáil thagann i ndiaidh a chéile, áit a ndéantar treoracha aon tar éis an eile, fiú má tá cuid de na hoibreanna seo bunaithe ar achrainn nó faoi bhriathar iolrachóir. Déanann sé seo FPGAs an-tiontánach do láimhseáil sonraí ar hiontaoibh ard agus do chórais a dteastaíonn ama saincheaptha.

Stíl Clárúcháin

Úsáideann FPGA teangacha HDL cosúil le Verilog agus VHDL.

Taispeánann an micreorialúcháin úsáid teangacha clárúcháin shoftwéir cosúil le C agus C++.

Cumhacht agus Costas

Bíonn an-chuid níos lú cumhacht agus costas níos ísle ag micreorialúcháin. Is iad na FPGAs a ghníomhaíonn go minic níos mó cumhacht mar tá siad deartha do réasúnú solúbtha agus próiseáil luath. Is é an trádáil gur féidir le FPGAs réiteach fadhbanna déine éifeachtaíochta.

Tábla Comparáide

FPGA vs micreorialtóir: An príomhshimilitéid

Cé go bhfuil siad i ndáiríre éagsúla istigh, tá cuid mhaith de na similitéid tábhachtacha ag córais FPGA agus micreorialtóir. Úsáidtear an dá chuid i gcórais leabaithe, is féidir an dá chuid a leagan ar phlár circead ón gcló, agus is féidir an dá chuid cumarsáid a dhéanamh le hionchuir agus iarmhairtí an domhain fíor. Go simplí, is iad seo an dá uirlis do theagasc rogha córais ríomhaireachta leabaithe.

Similitéid a roinn

Is féidir an dá chuid a ríomhphrógramáil.

Úsáidtear an dá chuid i dtógáil chórais leabaithe.

Is féidir an dá chuid bainistiú a dhéanamh ar shensóirí, ar chumarsáid agus ar ghníomhaíochtaí.

Tacaíonn an dá chuid le próiseáil i ré a fheadh.

Úsáidtear an dá chuid i dtógáil leictreonics.

Is féidir an dá cheann a bheith mar chuid de roghaí chip-in-aisc nó córais comhtháite istigh.

Rólanna Comhroinnte i bhFoirceann

Is féidir le FPGA agus MCU an dá cheann:

Athbhreithniú faisnéise an aonaid shensaithe.

Rialú toradh.

Comhlíonadh le búsanna cumarsáide.

Cabhrú le rialú ama an chórais.

Rith laistigh de chórais rialaithe leictreonacha.

An bhfuil leat úsáid a bhaint as FPGA nó MCU ar do phlata PCB?

Tá an freagra ag brath ar shaoil an chórais, go háirithe i stíl an borda PCB agus formáid an borda PCB. Tá tionchar rogha an CPU ar líon na gclips, ar thionchar an tseoladh, ar dháileadh an chumhachta, ar theas, ar an bpraghas, agus ar líon na mbordanna freisin. Mar sin is gá an comparáid idir CPU an chórais istigh a dhéanamh luath sa forbairt mhír, ní tar éis a dhéanamh an borda cheana féin.

Nuair a bhíonn micreorialtóir níos mór le rá

Roghnaigh MCU nuair a theastaíonn uait:

Billíoch.

Lúntaíocht laghdaithe.

Rialú níos simplí ar ghléasanna leabaithe.

Tionchar fisiciúil beag.

Leathnú éasca ar an bhfeirmfhorbairt.

Cuir ceangal leis na sainseanóirí go héasca.

Nuair a bheidh FPGA níos mór le brath

Roghnaigh FPGA nuair a theastaíonn uait:

Airdhearcadh ar shpeed ard.

Próiseáil chomhionann.

Inneall pearsanta.

Luas FPGA.

Rialú ama casta.

Athshocraíocht na n-instrumenta.

Tá iomlán níos fearr ag FPGAs ná a bheith ar fáil ó phróiseálaí bogearraí.

Úsáidtear FPGAs go minic i gcórais teileacumarsáide, i gcórais uathoibriúcháin chomhartha, i riarthar comhartha, agus i gcur insamhlaithe casta.

Machair an PhCB le haghaidh FPGAs

Bíonn bordanna FPGA de ghnáth ag teastáil:

Pacáistí BGA.

PCB HDI le haghaidh treorú.

Micre-via.

Stabilité sainnteach an t-sínigh.

An fhírinne láidir ar an gcur i bhfeidhm cumhachta.

Ullmhú teirmiúil casta.

Cruinneáin le líon níos mó de bhlaistí.

Machtnótaí Dineadh PCB do Mhicre-riaracháin

Tá bordanna MCU níos simplí go minic le déanamh mar:

Tá líon na bpinn níos lú.

Tá rialacha cumhachta níos simplí.

Tá an tiomáint a aistriú níos éasca.

Is féidir go minic go mbeidh an t-ordú ar bhórd na gcomhardán níos lú casta.

Comparáid phraiticiúil do dhearthóirí PCB

FPGA agus Micreanrialtóir: An féidir iad a úsáid le chéile?

Tá hea— agus i roinnt córais casta, déanann siad é. Is é an t-earrachlann croisghníomhach an bealach is intuigthe chun cumhacht an dá nuachóras a chumasc. Tá an micreorialúchán freagrach as rialú coitcheann, an idirghníomhaíocht, agus na postaí firmware, agus tá an FPGA freagrach as na próisis atá lán le sonraí nó atá fíor-thábhachtach ó thaobh ama de. Seo sampla traidisiúnta de thaispeántas co-dhealaithe don chóras agus don bogearraí.

Cén fáth a oibríonn dearadhanna hibride go maith

Is iontach an micreorialúchán do:

Tosú agus tosú an chórais.

Lorg shensóirí.

Comhthéacs.

Bainistiú an phróisis.

Treorú íseal-chumhachta.

Is iontach an FPGA do:

An bheathú céanna de na sonraí.

Láimhseáil shínithe i ndáiríre.

Luas AI.

Láimhseáil fhothais físe.

Am aistriúcháin pearsanta.

Buntáistí an Chórais Hibride

Stabilithe éifeachtachta i bhfad níos fearr.

Tionchar níos lú ná an chip a chur chun gach rud a dhéanamh.

Roinnt oibre níos éasca.

Scalability maith.

Úsáid níos sláintiúla ar thiomáiní silicéim.

Feidhmchláir Hibride Coitianta

Micreanrialtóir agus FPGA: Feidhmeanna réamhroghnaithe de réir thionsaide

Roghníonn go leor de na marganna éagsúla próiseáirí éagsúla bunaithe ar a gcuid imní. Tugann roinnt an-tairbhe ar an gcostas agus ar an simplíocht. Tugann eile an-tairbhe ar an ráta agus ar na gníomhartha cinnte ar chuid uirlisí. Mar sin, is minic a bhíonn feidhmeanna FPGA agus feidhmeanna micreorialtógair ón gcéad chineál margain.

Tionscail a Roghnaíonn Micreorialtógair Go Minic

Tugtar tairbhe ar mhicreorialtógair go minic i:

Gluaiseachtaí digiteacha don tomhaltóir.

Féin-ghluaiseachtaí.

Feidhmchláir.

Gléasanna IoT íseal-chostais.

Uirlisí leictreonacha móibile.

Córais smachta trádála bunúsacha.

De ghnáth, tá beartaithe beaga, úsáid lúise fuinnimh, agus táirgeadh a bheith faoi bhrabús an-íseal riachtanach do na táirgí seo.

Tionscail a roghnaíonn FPGAs go minic

Is iad na FPGAs a roghnaítear go coitianta i:

Feidhmeanna spásála.

Uirlisí teileachumarsáide.

Uirlisí ar hionad ard-luas.

Léiriú cliniciúil casta.

Gearrthóga leictreonacha cosanta.

Córais radharc ríomhaireachta.

Feidhmeanna rialaitheoirí gluaisteáin tionsclaíocha le aimsiú casta.

Tá riachtanais airde dona chórais ionchurtha, ar leithligh a dhéanamh pearsanta, agus aimsiú cinnte acu.

Tionscail a úsáideann an dá cheann

Uirlisí leictreonacha do thionscal an ghluaisteáin.

Feidhmiúcháin róbaitice.

Uirlisí digiteacha do thionscal.

Gearrthóg leictreonacha do ghailearaí.

Córais idirghníomhachta casta.

Tábla Toghais na Tionsclaí

Conclúid

Is rogha idir crios hardfheidhmíochta athshocraithe agus rialú éifeachtach le feidhm shonrach an rogha idir FPGA agus micreorialtóir. Is féidir FPGAs a úsáid go héifeachtaí nuair is gá duit na céanna cumais láimhseála, an t-integrated circuit, comhoiriúnacht an ionchur, am saincheaptha, agus láimhseáil faisnéise luathshpeidh. Is féidir micreorialtóirí a úsáid go héifeachtaí nuair is gá duit cumhacht íseal, costas íseal, agus forbróireacht níos simplí do chórais leabaithe atá fócasaithe ar rialú.

Níl aon cheann acu go coitianta náos mó ná an chéile. Tá an rogha is fearr ag brath ar do obair, ar do phlean infheistíochta, ar do spriocanna feidhme, agus ar na teorainneacha ar an bPCB. Má theastaíonn rialúchán bunúsach ó do mhír, is é an micreorialúthaire an rogha is fearr go coitianta. Má theastaíonn meascán pearsanta nó próiseáil fhorálach sonraí uaidh, is é an FPGA an rogha láidre go coitianta. Má tá do thionscadal casta, b’fhéidir gur an rogha is fearr é an beirt a úsáid i dtreo chéile ar an mbord céanna.

Ceisteanna Coitianta

Cad iad na difríochtaí idir FPGA agus micreorialúthaire?

Is é an FPGA gearrtháir atá athshocraithe le haghaidh próiseála comhaimseartha. Is é an micreorialúthaire príomhphróiseálaí socraithe atá ina úsáid le haghaidh oibre rialaithe sreangtha trí fhirmfhorbairt.

An féidir le FPGA an t-áit a ghlacadh ó mhicreorialúthaire?

Go minic, ach nach bhfuil sé sin i gcónaí. Is féidir le FPGA a bheith i gceannas ar roinnt tascanna rialaithe, ach níor mór an rogha is éifeachtaí dona tascanna simplí, a úsáideann cumhacht íseal.

An féidir le FPGA agus micreorialúthaire a bheith i dteagmháil lena chéile?

Tá. Úsáideann córas éagsúla MCU chun rialú a dhéanamh agus FPGA chun próiseáil fhoirceach faisnéise nó luas an oiriúnais.

An bhfuil FPGA níos fearr ná micreorialaithe?

Níos fearr i gcónaí. Is fearr FPGA le haghaidh fás, oibre cothrománacha, agus oibre ar ardghníomhaíocht. Is fearr microrialaithe le haghaidh feidhmeanna bunúsacha, íseal-chostais, agus íseal-chumhacht.

Cad atá níos fearr le haghaidh córas ionchurtha?

Spleodar ar an úsáid. D’fhéadfaí microrialaithe a úsáid le haghaidh rialú bunúsach. D’fhéadfaí FPGA a úsáid le haghaidh meastóireachta ar ardshpeed nó láimhseála saincheaptha.