مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية

ما هي مصفوفة البوابة الميدانية القابلة للبرمجة (FPGA)؟

مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة الميدانية (FPGA عبارة عن دائرة متكاملة تسمح للعملاء أو المصممين بإعادة التكوين حسب المتطلبات بعد عملية التصنيع. يتضمن هذا التخصيص عادةً اختيار ووضع مجموعة من البوابات والمفاتيح وقنوات التوجيه. تختلف البرمجة وفقًا للاحتياجات ومع ذلك ، يمكن أن تكون بوابة منطقية واحدة بسيطة أو قد تتضمن وظائف معقدة متعددة.

يقوم المستخدمون ببرمجتها مباشرة باستخدام لغة برمجة مثل Verilog أو VHDL ، من أجل إنشاء وظائف أجهزة مخصصة خاصة باحتياجاتهم.

تجدر الإشارة إلى أن FPGA ليست في الواقع تقنية جديدة ، بل هي مزيج من التقنيات الحالية التي كانت موجودة منذ أكثر من 40 عامًا. إذا سبق لك اللعب بلوحة Arduino ، فستحصل على بعض الخبرة مع تقنية FPGA.

يمكن إجراء تكوين FPGA عن بُعد ، عادةً بعد تثبيته في التطبيق النهائي.

نظرًا لأنه قابل للبرمجة ، فإنه يجعل من الممكن استخدام نفس قطعة الأجهزة لمجموعة متنوعة من التطبيقات المختلفة. كما أنه يجعل الجهاز قابلاً للاستخدام لنمذجة تصاميم جديدة بتكلفة مقدمة قليلة.

أين يتم استخدامه؟

والنتيجة هي شريحة عالية الأداء يمكن تخصيصها لاستخدامات محددة. تجد FPGAs تطبيقها الأساسي في الحوسبة عالية الأداء مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية والجيش والفضاء والتمويل. تُستخدم هذه التقنية أيضًا في تعدين البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى.

الميزة الأساسية لـ FPGA على معالج الأغراض العامة هي أنه يمكن أن يكون أكثر كفاءة من حيث استخدام الطاقة والحجم والسرعة. يصبح كل عامل من هذه العوامل أكثر أهمية مع زيادة عدد الحسابات. يعد FPGA أكثر مرونة من تنفيذ ASIC ذي الأسلاك الصلبة ، مما يجعل من الممكن تغيير تطبيق الأجهزة دون تغيير البرنامج الذي يعمل عليه.

تُستخدم FPGAs في تطبيقات من تعدين العملات المشفرة إلى معالجة الصوت. توفر FPGAs بديلاً مرنًا للدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) ، وهي شرائح مصممة لغرض معين ولا يمكن إعادة استخدامها.

في الماضي ، كانت FPGAs باهظة الثمن بالنسبة لمعظم الشركات. لكن التطورات الأخيرة جعلتها في متناول العديد من الشركات ، مما أدى إلى إثارة الحماس بين رواد الأعمال والمهندسين.

يمكن برمجة FPGAs لتكون تطبيقات مختلفة تمامًا. يمكنك استخدام نظام أساسي معين لوظيفة واحدة اليوم وشيء مختلف تمامًا غدًا – كل ذلك دون الحاجة إلى البدء من جديد.