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Der FPGA Und CPLD Geräte wurden entwickelt, um die Schaltungsdichte und -geschwindigkeit zu ermitteln ASIC (Anwendungsspezifische integrierte Schaltung) Geräte, jedoch mit einer kürzeren Bearbeitungszeit für programmierbare Geräte. Der Hauptunterschied zwischen einem FPGA und einem CPLD besteht darin, dass ein FPGA über mehr Logikressourcen verfügt als ein CPLD, das einfacher ist und weniger Verbindungen aufweist. Bei der Trennung von FPGA und CPLD werden hauptsächlich zwei Faktoren berücksichtigt. Das erste ist ihre Architektur und wie sie die verschiedenen Logikfunktionen implementiert. Zweitens die spezifische Halbleitertechnologie, die in der Hardware verwendet wird.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über den Unterschied zwischen CPLD Und FPGA . Bevor Sie jedoch auf die Unterschiede eingehen, müssen Sie CPLD und FPGA mit ihren Vor- und Nachteilen kennen.

Was ist CPLD?

CPLD ist eine Abkürzung für „Komplexe programmierbare Logikgeräte“ . Es handelt sich um einen integrierten Schaltkreis, der die Ausführung digitaler Systeme unterstützt. Ein CPLD besteht aus programmierbaren Funktionsblöcken, und jeder Block verfügt über Makrozellen . Die Hauptbausteine ​​des CPLD sind Makrozellen. Der I/O der Funktionsblöcke ist durchgeschaltet Globale Verbindungsmatrix (GIM) . Diese Verbindungsmatrix ist rekonfigurierbar, da eine Änderung der Kontakte zwischen Funktionsblöcken nicht möglich ist. Diese Funktionsblöcke entsprechen einer Reihe von Logikgattern.

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Beim Entwurf von CPLDs ist es wichtig, Programmiertechnik, I/P-Fähigkeit und Funktionsblockfähigkeiten zu berücksichtigen. Im Allgemeinen sind CPLDs nichtflüchtig, einfach zu verwenden und kostengünstig.

CPLDs gibt es in verschiedenen IC-Gehäusetypen und Logikfamilien. Auch die Versorgungsspannung, der Ruhestrom, der Betriebsstrom und die Verlustleistung von CPLDs sind unterschiedlich. Darüber hinaus sind diese mit unterschiedlichen Speicherkapazitäten und Speicherunterstützungsoptionen erhältlich. Der Speicher wird normalerweise in Bits oder Megabits gemessen und die Speicherunterstützung umfasst ROM, RAM Und Dual-Port-RAM . Es beinhaltet auch FIFO (First-In, First-Out) Und LIFO (last-in, last-out) Erinnerung und CAM (inhaltsadressierbarer Speicher) .

Komponenten von CPLD

Es gibt verschiedene Komponenten von CPLD. Einige Hauptkomponenten von CPLD sind wie folgt:

Funktionsblock
In einem CPLD verfügt ein Funktionsblock über eine UND-Ebene, die Eingaben von E/A-Blöcken, Funktionsblöcken oder sogar die Antwort desselben Funktionsblocks akzeptieren kann. Danach werden die Begriffe zum ODER-Array hinzugefügt und mithilfe eines großen Multiplexers ausgewählt. Der Ausgang des MUX kann entweder direkt vom Block oder über ein getaktetes Flip-Flop verschoben werden. Dieser Funktionsblock kann auch über zusätzliche Logik verfügen, wie etwa ein wählbares Exklusiv-ODER, ein Master-Reset-Signal und die Option, die Polarität in mehreren Stufen zu programmieren.Eingabe-/Ausgabeblöcke
Die Eingabe-/Ausgabeblöcke werden verwendet, um Signale mit den entsprechenden Spannungs- und Strompegeln an die CPLD-Pins zu senden. Dadurch können Verzögerungen beseitigt, die Anforderungen an die Gerätehaltezeit reduziert und dem Gerät zusätzliche Ressourcen hinzugefügt werden.Verbinden
Die Verbindung eines CPLD besteht aus einer großen Matrix programmierbarer Schalter, die die Übertragung von Signalen von einem Teil des Geräts zu einem anderen steuert.Programmierbare Komponenten
Es nutzt auch programmierbare Komponenten wie PROM, EPROM, EEPROM und Flash-EPROM.

Vor- und Nachteile von CPLD

Es gibt verschiedene Vor- und Nachteile von CPLD. Einige wesentliche Vor- und Nachteile von CPLD sind folgende:

Vorteile

1. Es ist einfach zu gestalten.
2. Die Entwicklungskosten sind gering.
3. Es hilft, die Platinenfläche zu reduzieren.
4. Es bietet eine hohe Zuverlässigkeit.

Nachteile

1. Es handelt sich um ein komplizierteres programmierbares Logikgerät.

Was ist FPGA?

FPGA ist eine Abkürzung für „Feldprogrammierbare Gate-Arrays“ . Es handelt sich um ein Halbleiterbauelement, das aus einer Matrix konfigurierbarer Logikblöcke besteht, die über programmierbare Verbindungen miteinander verbunden sind. Nach der Produktion kann ein FPGA neu programmiert werden, um die Anforderungen zu erfüllen. Aktuelle FPGAs haben ca 330000 Logikblöcke mit 1100 E/A .

Benutzer können die nutzen Hardwarebeschreibungssprache (HDL) die Schaltung zu entwerfen und zu konfigurieren. Danach kann es ein einfaches Gatter wie ein UND-Gatter oder ein kompliziertes System wie einen Mehrkernprozessor ausführen. Es speichert alle Konfigurationen im Hauptspeicher. Infolgedessen kann ein Stromausfall dazu führen, dass alle diese Konfigurationen gelöscht werden.

Diana Mary Blacker

Komponenten von FPGA

Es gibt verschiedene Komponenten von FPGA. Einige Hauptkomponenten von FPGA sind wie folgt:

Programmierbare Logikblöcke
Es ermöglicht die Implementierung logischer Funktionen.Programmierbares Routing
Es ermöglicht die Implementierung von Funktionen.E/A-Blöcke
Es wird zur Herstellung von Chipverbindungen verwendet.

Vor- und Nachteile von FPGA

Es gibt verschiedene Vor- und Nachteile von FPGA. Einige wesentliche Vor- und Nachteile von FPGA sind folgende:

Vorteile

1. FPGA-ICs sind allgemein zugänglich und können schnell mit HDL-Code programmiert werden. Dadurch wird die Lösung schneller am Markt angeboten.
2. Beim FPGA-Design übernimmt die Software das Routing, die Platzierung und das Timing. Es erfordert weniger manuellen Aufwand. Der Design-Flow macht zeitraubende und komplizierte Orts- und Router-, Grundriss- und Zeitanalysen überflüssig.
3. FPGAs können auf Logikebene programmiert werden. Dadurch kann eine schnellere und parallelere Signalverarbeitung implementiert werden. Die Ausführung stellt eine Herausforderung für die CPU dar.
4. Im Gegensatz zur ASIC-Entwicklung, die einen erheblichen Aufwand erfordert NRE (Einmalige Ausgaben) und teure Tools, die FPGA-Entwicklung ist aufgrund kostengünstigerer Tools und ohne NRE kostengünstiger.
5. FPGAs können jederzeit auf Softwareebene programmiert werden. Dadurch konnte der FPGA-IC unbegrenzt oft neu programmiert oder wiederverwendet werden. FPGAs können auch aus der Ferne programmiert werden.

Nachteile

1. Der Stromverbrauch ist höher und Programmierer haben kaum Kontrolle über die Leistungsoptimierung im FPGA.
2. FPGAs eignen sich ideal für Prototyping und Kleinserienproduktion. Wenn die Anzahl der zu erstellenden FPGAs steigt, steigen auch die Kosten pro Produkt.
3. Für die FPGA-Programmierung sind Kenntnisse der Programmiersprachen VHDL/Verilog sowie die Grundlagen digitaler Systeme erforderlich. Die Programmierung ist nicht so einfach wie bei prozessorbasierten Geräten. Ingenieure müssen auch den Umgang mit Simulationswerkzeugen erlernen.
4. Sobald ein FPGA ausgewählt und im Design verwendet wird, müssen Entwickler die auf dem FPGA-IC vorhandenen Ressourcen nutzen, was die Designgröße und -funktionen begrenzt. Um ein solches Problem zu vermeiden, muss von Anfang an ein geeigneter FPGA ausgewählt werden.

Hauptunterschiede zwischen CPLD und FPGA

Es gibt verschiedene wesentliche Unterschiede zwischen CPLD Und FPGA . Einige der wichtigsten Unterschiede zwischen CPLD und FPGA sind folgende:

1. CPLD ist eine Abkürzung für Complex Programmable Logic Devices. Im Gegensatz dazu ist FPGA eine Abkürzung für Field Programmable Gate Arrays.
2. Ein CPLD ist ein integrierter Schaltkreis, der die Ausführung digitaler Systeme unterstützt. Im Gegensatz dazu ist ein FPGA ein integrierter Schaltkreis, der hauptsächlich für die individuelle Anpassung nach der Herstellung durch einen Kunden oder Entwickler erstellt wird.
3. FPGAs können bis zu umfassen 100.000 kleine Logikblöcke. Im Gegensatz dazu können CPLDs nur einige tausend Logikblöcke speichern.
4. FPGA eignet sich für komplizierte Apps. Im Gegensatz dazu eignet sich CPLD besser für einfachere Apps.
5. FPGA hat einen höheren Stromverbrauch. Im Gegensatz dazu hat CPLD einen geringeren Stromverbrauch.
6. In Bezug auf die Leistung bietet FPGA eine stabile Leistung, die unabhängig vom internen Routing ist. Im Gegensatz dazu weist CPLD eine unvorhersehbare Leistung auf, die auf dem Routing basiert.
7. Das CPLD entspricht dem KUMPEL . Andererseits ähnelt FPGA einem Gate-Array .
8. FPGA ist ein digitaler Logikchip, der auf basiert RAM . Im Gegensatz dazu sind CPLDs EEPROM-basiert .
9. FPGA wird als feinkörnig klassifiziert. Im Gegensatz dazu ist CPLD grobkörnig.
10. CPLD bietet mehr Schutz als FPGA, da es über einen nichtflüchtigen Speicher verfügt.
11. Verzögerungen sind bei CPLDs deutlich vorhersehbarer als bei FPGAs.

Direkter Vergleich zwischen CPLD und FPGA

Hier erfahren Sie die direkten Vergleiche zwischen CPLD und FPGA. Die Hauptunterschiede zwischen CPLD und FPGA sind folgende:

Abschluss

FPGAs bieten eine größere Komplexität und Flexibilität sowie Funktionen wie On-Chip-RAM, Taktmanagement, DSP-Operationen, Multiplikatoren usw. Andererseits verbraucht CPLD weniger Strom als FPGA, und FPGA-Geräte werden eher häufig in Designs verwendet, bei denen Änderungen werden übernommen. Im Gegensatz dazu werden CPLD-Geräte verwendet, wenn eine einfache Klebelogik erforderlich ist und wenn Instant-On-Schaltkreise für die App benötigt werden, da FPGA aufgrund des Ladens der Konfiguration aus dem externen ROM zunächst mit einer langsameren Geschwindigkeit arbeitet.