Fpga چیست؟

FPGA چیست؟ قسمت اول: مقدمه

مقالات/ سخت افزار یکشنبه, 30 آذر 1399 محمدحسن خانی‌پور

اکثر ما با CPUها یا همان مغز متفکر کامپیوترها آشنایی داریم، اما می‌دانید CPUها چگونه ساخته می‌شوند؟ ساخت CPU داستان بسیار جالبی دارد که مطلب مورد بحث ما نیست ولی برای درک بهتر این مطلب مراحل ساخت CPU را به طور بسیار خلاصه مرور می‌کنیم و از شما هم دعوت می‌کنیم که اگر علاقه دارید، درباره نحوه ساخت CPU کمی تحقیق کنید. به نتایج بسیار جالبی دست خواهید یافت. ابتدا یک تیم حرفه‌ای دیاگرام مدارها را طراحی می‌کنند، سپس ماجرا به فضایی صدهزار برابر تمیزتر از یک اتاق عمل منتقل می‌شود! چراکه در محیط ساخت CPU هیچ غباری نباید وجود داشته باشد. مسیرهای عبور داده و قسمتهای مدارهای از پیش طراحی شده با استفاده از نور بر روی ویفرها (Wafer) که ورقه‌هایی از جنس سیلیکون هستند حک می‌شوند. بهتر است بدانید که سیلیکون از شن به دست می‌آید. حال ما یک ترانزیستور بسیار کوچک داریم. میلیاردها ترانزیستور بسیار کوچک باید روی هم قرار گیرند و با استفاده از مس به یکدیگر مرتبط شوند تا یک IC (مدار مجتمع) را تشکیل دهند. در سخت افزار CPU یک IC است که به عنوان چیپ نیز از آن یاد می‌شود. به این ترتیب CPUها ساخته می‌شوند.

یک ویفر

همانطور که متوجه شدید همه چیز از ابتدای کار مشخص است. از اولیه‌ترین مراحل طراحی باید مشخص باشد که محصول نهایی قادر به انجام چه کاری خواهد بود و چه وظایفی را انجام خواهد داد. حال اگر کارفرما بخواهد در حین پیشروی پروژه قابلیتی هر چند کوچک، مثل روشن شدن یک LED در شرایط خاص، اضافه کند چه؟ در آن صورت باید همه‌ی کاری که تا آن لحظه انجام شده دور ریخته شود و از اول طراحی انجام شود! چرا که همه چیز مشخص بود و طراحی‌ها مخصوص تمام نیازهایی که کارفرما قبلا خواسته بود انجام شده و اضافه شدن یک قسمت جدید یا یک تغییر، هرچند کوچک تمام معادلات را بر هم می‌زند، به این دلیل ساخت CPU در مقیاس کم بسیار هزینه‌بر خواهد بود. تمام صفحات سیلیکون با دقت بسیار بالا طراحی شده و با مس به یکدیگر مرتبط می‌شوند و به این دلیل، بسیار سخت گیرانه فقط یک هدف را به انجام می‌رسانند، هدفی که برای آن طراحی شده‌اند، نه بیشتر و نه کمتر، بنابراین اصلا انعطاف پذیر و چند منظوره نیستند. حال اگر می‌شد چیزی شبیه CPUها ساخت که بتوان برخی از این لایه‌ها را با کد نوشتن و دستورها با لایه بعدی مرتبط کرد، که بتواند انعطاف پذیر باشد چه؟ به دنیای FPGAها خوش آمدید!

نگاهی به Agile و Waterfall

FPGA چیست؟

FPGA مخفف Field Programmable Gate Array است که به معنای گیت‌های آرایه‌ای قابل برنامه‌نویسی می‌باشد. در اصل FPGA یک نوع IC است که شامل مدارهایی روی یک چیپ می‌باشد که این مدارها گروه‌هایی از گیت‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی هستند که می‌توانند شاخصه‌های متفاوتی مانند حافظه را تداعی کنند. می‌توان اینطور تصور کرد که اگر در ساخت CPU از صد میلیارد لایه سیلیکون استفاده شود و این لایه‌ها با مس به یکدیگر متصل شوند در FPGAها پنجاه میلیارد لایه اول با فرمول CPUها و با مس به یکدیگر متصل می‌شوند تا سرعت عملیات را تضمین کنند و لایه‌های بعدی قابل برنامه‌ریزی هستند و با برنامه‌ریزی مشخص نحوه اتصال لایه‌ها تغییر می‌کند. می‌توان یک FPGA را طوری برنامه‌ریزی کرد که فقط مثل یک گیت منطقی AND عمل کند یا می‌توان آن را طوری برنامه‌ریزی کرد که مثل یک CPU معمولی عمل کند. این موضوع FPGAها را از جهات مختلفی نسبت به CPUها متمایز می‌کند. این مطلب مقدمه‌ای بود بر دنیای FPGAها، در مطلب بعدی این مجموعه، FPGAها را با عمق بیشتری بررسی خواهیم کرد و با ویژگی‌ها و وجوه تمایز بین آن‌ها و CPUها بیشتر آشنا خواهیم شد. با جامعه گیک‌های کامپیوتر همراه باشید.


ذخیره مقاله:

اشتراک گذاری:





مطالب پیشنهادی



              
                 امنیت شبکه لایه بندی شده
امنیت شبکه لایه بندی شده (قسمت دوم)

پیش از این در مورد امنیت شبکه لایه بندی صحبت کردیم. در این مطلب موارد باقی مانده را ذکر میکنیم و با تکنولوژی‌های IDS و IPS آشنا خواهیم شد. اگر به شبکه علاقه مند هستید این مطلب را پیشنهاد می‌کنیم.


              
                 نرم افزار ادیت عکس
پنج اپلیکیشن کاربردی ادیت و طراحی عکس ساده برای کاربران آماتور

در این مطلب از جامعه گیک‌های کامپیوتر 5 مورد از بهترین اپلیکیشن‌ها و نرم افزارها که برای ادیت تصاویر استفاده می‌شوند را معرفی می‌کنیم.


              
                 ui ux designer
7 مرحله برای تبدیل شدن به یک طراح UI/UX

در این مطلب از جامعه‌ی گیک‌های کامپیوتر به شما راهنمایی‌های لازم را جهت ورود به دنیای طراحی رابط و تجربه کاربری می‌دهیم و به بررسی 7 مرحله برای تبدیل شدن به یک طراح UI/UX می‌پردازیم.


نظری برای نمایش وجود ندارد. شما اولین نظر باشید.


ارسال دیدگاه

برای ثبت دیدگاه باید ابتدا وارد شوید