Birçok bilgisayar standart bir donanıma sahiptir ve kullanıcılar, gereksinimlerine uygun olarak yeni donanımlar alır ya da var olan donanımı değiştirirler. Bu durum elbette sık sık yaşandığı vakit büyük meselelere neden olur. FPGA sistemi tam bu noktada devreye giriyor. FPGA bir işlemci üzere çalışıyor lakin kullanıcı tarafından tekrar tekrar programlanabildiği için pek çok kıymetli avantaj sağlıyor.
FPGA devrelerinin kullanıcı tarafından programlanabiliyor olmasının en büyük avantajı elbette malidir. Bunun yanı sıra tekrar tekrar, farklı maksatlarla kullanılabildiği için son derece uzun ömürlüdür. Yani bir FPGA devresi alıp, uzun yıllar performansından ödün vermeden kullanabilirsiniz. Gelin FPGA nedir, ne işe fayda, nerelerde kullanılır üzere sorular üzerinden bu donanımı biraz daha yakından tanıyalım.
FPGA nedir?
Field Programmable Gate Array, kısaca FPGA, Türkçesi ile Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri; en kolay tarifiyle, tekrar programlanabilen tümleşik devrelerdir. Makul mantık blokları ve bu mantık bloklarını birbirine bağlayan orta temaslardan oluşur. Kullanım alanı son derece geniştir.
FPGA ne işe fayda?
FPGA devresinin temel maksadı, kullanıcı tarafından muhtaçlık duyulan mantık fonksiyonlarını yerine getirmektir. FPGA devresinde bulunan her bir mantık bloğu, gereksinim duyulan fonksiyona nazaran tekrar programlanabilir. Tam olarak muhtaçlık duyulan fonksiyona nazaran programlanabilen FPGA sayesinde çok daha karmaşık yapıya sahip olan öteki devre elemanları çok daha fonksiyonel olarak çalışırlar.
FPGA temel olarak data giriş ve çıkışı prensibiyle çalışır. Giren data işlenir ve gereksinim duyulan yapıda çıkar. Örneğin, FPGA devrenizin sırf 20 bit data işlemesini istiyorsanız bu süreç buyruğu üzerinden tekrar programlama yapabilirsiniz. Sonuç olarak sırf istediğiniz kadar çalışan devre, çok daha güçlü bir performans gösterir. Bu performans sayesinde öteki donanımların da işi kolaylaşır.
FPGA nerelerde kullanılır?
- Savunma teknolojileri
- Kripto para madenciliği
- Uzay teknolojileri
- Sayısal işaret sürece sistemleri
- Tıbbi görüntüleme teknolojileri
- Otomotiv teknolojileri
FPGA devrelerinin en yaygın kullanıldığı alanlar bunlardır lakin sırf bunlar değildir. Fonksiyonel kullanım özellikleri sayesinde FPGA devreleri, genel olarak paralel süreçlerin yapıldığı tüm teknoloji ve sistemlerde kullanılmaktadır. Üstelik düşük maliyetli olması ve esnek kullanım yapısı sayesinde her alanda kendine yer bulmaktadır.
FPGA nasıl programlanır?
FPGA üzere karmaşık bir devre sisteminin nasıl programlanacağını elbette birkaç kolay adımda anlatamayız. Yazılım ve bilgisayar mühendisleri tarafından yapılan bu süreç son derece hassas düzenlemeler gerektirir. Bu düzenlemeler sırasında FPGA devresine uygun lisanlar ile yine programlama yapılır.
FPGA programlaması sırasında en yaygın kullanılan lisanlar VHDL programlama lisanı ve Verilog donanım tanımlama lisanıdır. Verilog C lisanına, VHDL ise Pascal lisanına misal. VHDL programlama lisanı, FPGA devrelerinin temel yapısını düzenlemek için kullanılır. Verilog ise programlama bilmeyen bireylerin bile FPGA devreleri üzerinde düzenleme yapmasına imkan sağlar. Yeniden de uzman olmayan şahıslar için oldukça karmaşık bir sistemdir.
FPGA avantajları:
- Kullanım müddeti uzundur.
- Kullanıcılar tarafından güncellenebilir.
- Geliştirme süreci süratlidir.
- Sistemlerin çok daha süratli ve verimli işlemesini sağlar.
- Yazılım sürecini hızlandırır.
- En düşük gecikmeyi sağladığı için gerçek vakitli uygulamalar için ülküdür.
- Paralel bilgi işlemek için ülküdür.
- Yine programlanabildiği için ASIC’e nazaran çok daha avantajlıdır.
- Daha küçük bir pano alanı gerektirdiği için güç verimliliği sağlar.
- CPLD’ye nazaran çok daha esnektir.
- Geliştirme maliyeti ASIC’e nazaran çok daha düşüktür.
Kullanıcı yorumlarına ve uzman görüşlerine nazaran FPGA devrelerinin öne çıkan avantajlarından kimileri bu biçimde. Avantajlar listesine farklı unsurlar eklemek mümkün zira bu cins olumlu ve olumsuz yorumlar, kullanıcı alışkanlıklarına nazaran değişiklik göstermektedir.
FPGA dezavantajları:
- Sık sık tekrar programlandığı vakit güç verimliliği ve performansı düşer.
- Karmaşık ve sıkıntı bir yapıya sahiptir.
- Yeni orta ilişkiler ekledikçe gecikme müddeti artar.
- Açılış yapılandırması için harici aygıt kullanır.
- CPLD ve ASIC’e nazaran başlangıç maliyeti yüksektir.
Kullanıcı yorumlarına ve uzman görüşlerine nazaran FPGA devrelerinin öne çıkan dezavantajlarından kimileri bu formda. Dezavantajlar listesine farklı unsurlar eklemek mümkün zira bu tıp olumlu ve olumsuz yorumlar, kullanıcı alışkanlıklarına nazaran değişiklik göstermektedir.
Tekrar tekrar programlanarak kullanıcıların işini kolaylaştıran devre sistemi FPGA nedir, ne işe fayda, nerelerde kullanılır üzere merak edilen soruları yanıtladık ve bu donanım hakkında bilmeniz gereken ayrıntılardan bahsettik. FPGA kullanıyorsanız tecrübenizi yorumlarda paylaşabilirsiniz.
