Technika i auto-moto 

FPGA – moc przetwarzania równoległego dla wyjątkowo wymagających aplikacji

Zdecydowana większość współczesnych urządzeń elektronicznych opiera swoją konstrukcję na różnego rodzaju mikrokontrolerach lub – w przypadku większego zapotrzebowania na moc obliczeniową – wielordzeniowych procesorach aplikacyjnych. Stosunkowo łatwo jest bowiem zaimplementować algorytm działania urządzenia w postaci programu – czy to proceduralnego, czy też obiektowego. Istnieje jednak szereg aplikacji, w których wykorzystanie procesora jako głównego kontrolera całego urządzenia lub jednego z jego podsystemów okazuje się nieopłacalne, trudne lub wręcz niemożliwe.

Taka sytuacja występuje wszędzie tam, gdzie duże ilości danych (spływających np. z czujników czy też matryc kamer cyfrowych) muszą być szybko – i w dodatku wielotorowo – przetwarzane lub też syntezowane na podstawie zadanych informacji wejściowych. Gdy sekwencyjne wykonywanie instrukcji jedna po drugiej wprowadza zbyt duże opóźnienia – do akcji wkraczają układy FPGA. Ich ogromne możliwości wynikają właśnie ze zdolności do wykonywania wielu (dziesiątek, setek, a nawet tysięcy) operacji jednocześnie, co jest niemożliwe nawet w przypadku wielordzeniowych procesorów komputerowych. Częstotliwości taktowania FPGA przekraczają często kilkaset megaherców, dzięki czemu macierze programowalne nadają się do tak wymagających aplikacji, jak przetwarzanie wideo w czasie rzeczywistym czy też… bezpośrednia obsługa sygnałów radiowych.

Zestawy ewaluacyjne dla układów FPGA dla początkujących

Poznawanie nowej platformy sprzętowej oraz programowej bez dostępu do odpowiednich narzędzi edukacyjnych czy też ewaluacyjnych jest trudnym i czasochłonnym procesem, często z góry skazanym na niepowodzenie. Szczególnie widoczne jest to w przypadku złożonych układów, jak np. macierze FPGA. Dlatego tak ważne jest zaopatrzenie się w zestawy uruchomieniowe, które umożliwią szybkie wkroczenie w świat układów programowalnychi pozwolą na poznanie metod oraz narzędzi programistycznych poprzez praktyczne eksperymenty. Wiele osób rozpoczyna pracę z FPGA z użyciem niewielkich, ale bardzo uniwersalnych płytek Terasic DE10-Lite Board, przeznaczonych do nauki i prototypowania na bazie układu MAX10 marki Intel (50000 programowalnych bloków logicznych, 1638 kbit pamięci RAM, 4x PLL). Na początkowych etapach przygody z FPGA dużą pomocą będzie także niedrogi zestaw Altera MAX 10 FPGA Evaluation Kit marki Terasic, bazujący na niewielkim układzie z serii MAX10 (8 tys. bloków, 378 kbit RAM).

Propozycje dla profesjonalistów

Bardziej zaawansowani programiści korzystają z wydajniejszych macierzy z rodziny Cyclone V GX marki Altera, zawierających już 77000 bloków, 4884 kbit RAM, aż 6 pętli synchronizacji fazowej i 6 transceiverów 3,125 GB/s. Doskonałą propozycją dla wymagających profesjonalistów jest natomiast zestaw DE2i-150 FPGA Development Kit, będący hybrydą komputera z dwurdzeniowym procesorem Intel Atom Dual Core N2600 (64 bit, 1,6 GHz) i chipsetem NM19 Express oraz zestawu uruchomieniowego FPGA z układem Cyclone IV GX, oferującym prawie 150 tysięcy programowalnych bloków logicznych. Tak potężne możliwości obliczeniowe pozwalają zastosować zestaw do prototypowania szczególnie wymagających aplikacji, związanych z akwizycją i przetwarzaniem dużych ilości danych w reżimie czasu rzeczywistego.

Powiązane posty

Zostaw Komentarz

cztery + osiemnaście =