fpga ne demek?
FPGA Nedir?
FPGA (Field Programmable Gate Array), sahada programlanabilir kapı dizisi anlamına gelir. Temel olarak, üretimden sonra konfigüre edilebilen bir tür entegre devredir (IC). Yani, bir FPGA'nın işlevselliği, üretildikten sonra, kullanıcı veya tasarımcı tarafından yeniden programlanarak değiştirilebilir. Bu özellik, FPGA'ları özel donanım hızlandırma, prototipleme ve düşük hacimli üretim gibi çeşitli uygulamalar için çok yönlü bir seçenek haline getirir.
Temel Yapısı:
Bir FPGA genellikle aşağıdaki temel bileşenlerden oluşur:
- Programlanabilir Mantık Blokları (CLB'ler/Logic Blocks): Mantıksal işlemleri (AND, OR, XOR vb.) gerçekleştiren temel yapı taşlarıdır. Genellikle LUT'lar (Look-Up Tables), multiplexer'lar ve flip-flop'lar içerirler.
- Programlanabilir Bağlantı Hatları (Interconnects): CLB'leri birbirine bağlayan ve veri akışını sağlayan yollardır. Bu bağlantılar da programlanabilir olduğundan, farklı CLB'ler arasında çeşitli yollar oluşturulabilir.
- Giriş/Çıkış Blokları (IOB'ler/Input/Output Blocks): FPGA'nın dış dünya ile iletişim kurmasını sağlayan arayüzlerdir.
Çalışma Prensibi:
FPGA'nın programlanması, temel olarak CLB'lerin ve bağlantı hatlarının konfigüre edilmesini içerir. Bu konfigürasyon, genellikle bir donanım tanımlama dili (HDL) kullanılarak yazılan bir tasarımın sentezlenmesi ve yerleştirme-rotalama (place-and-route) aşamalarından geçirilmesiyle yapılır. Bu süreç sonucunda elde edilen bitstream dosyası, FPGA'ya yüklenerek devrenin istenen işlevselliği kazanması sağlanır.
Avantajları:
- Esneklik: Tasarım değişiklikleri kolayca yapılabilir, hatta sistem çalışırken bile kısmen yeniden programlanabilirler.
- Hız: Özel donanım çözümleri sunarak, yazılım tabanlı çözümlere kıyasla daha yüksek performans sağlayabilirler.
- Paralellik: Birden çok işlemi aynı anda gerçekleştirebilirler.
- Prototipleme: ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) tasarımlarının doğrulanması ve test edilmesi için idealdirler.
- Pazara Süre: Özel donanım çözümlerine göre daha hızlı bir pazara sürme süresi sunarlar.
Dezavantajları:
- Maliyet: Genellikle ASIC'lerden daha pahalıdırlar (düşük ve orta hacimli üretimde).
- Güç Tüketimi: ASIC'lere göre daha fazla güç tüketirler.
- Tasarım Karmaşıklığı: Donanım tanımlama dilleri (VHDL, Verilog) bilgisi gerektirir ve tasarım süreci daha karmaşık olabilir.
Kullanım Alanları:
- Haberleşme: Ağ ekipmanları, kablosuz iletişim sistemleri.
- Otomotiv: Gelişmiş sürücü destek sistemleri (ADAS), motor kontrol üniteleri.
- Savunma Sanayi: Radar sistemleri, sinyal işleme.
- Görüntü İşleme: Medikal görüntüleme, video işleme.
- Yapay Zeka: Derin öğrenme hızlandırma.
- Finans: Yüksek frekanslı ticaret (HFT).
İlgili Kavramlar: