Wiele osób, zwłaszcza studentów i początkujących, jest zdezorientowanych, jeśli chodzi o wybór między FPGA a CPLD, ponieważ oba są dobrze znanymi cyfrowymi układami logicznymi. Jednak ich wewnętrzna architektura różni się różnymi parametrami.
FPGA a CPLD
Różnica między FPGA a CPLD polega na tym, że FPGA (Field Programmable Gate Array) ma złożoną architekturę, która jest uważana za drobnoziarnistą, podczas gdy CPLD (Complex Programming Logic Design) ma prostszą architekturę, która jest uważana za gruboziarnistą.
FPGA to układ logiki programowania o złożonej i drobnoziarnistej architekturze. Opiera się na pamięci RAM. Jest niestabilny, co oznacza, że odłączenie zasilania spowoduje utratę danych. Jest porównywalnie bardziej odpowiedni do złożonych zastosowań. W porównaniu zużywa również więcej energii. Jest też droższy.
Z drugiej strony, CPLD jest zaprojektowany przy pomocy EEPROM i ma prostą, gruboziarnistą architekturę. Jest bardziej odpowiedni do prostszych zastosowań. Jest nieulotny, co oznacza, że w przypadku odłączenia zasilania nie utraci żadnych danych. Zużywa mniej energii w porównaniu do FPGA.
Tabela porównawcza między FPGA i CPLD
| Parametry porównania | FPGA | CPLD |
| Pełna forma | Programowalna macierz bramek | Kompleksowy projekt logiki programowania |
| Architektura | Drobnoziarnisty | grube ziarno |
| Gęstość | Średni do wysokiego | Niski do średniego |
| Pobór energii | Wysoki | Średni |
| Koszt | Kosztowny | Tani |
| Oparte na | Baran | EEPROM |
| Zmienność | Może utracić dane, jeśli zasilanie zostanie odłączone. | Odłączenie zasilania nie spowoduje utraty danych. |
| Stosunek klapek | Jeszcze | Mniej |
| Aplikacje | Lepsze dla złożonych aplikacji | Lepsze dla prostszych aplikacji |
| Wydajność | Przewidywalna wydajność, która jest niezależna od wewnętrznego rozmieszczenia i routingu. | Wydajność zależy od routingu. |
Co to jest FPGA?
FGPA oznacza Field-Programmable Gate Array, czyli programowalny układ logiczny. Można go zaprogramować do wykonywania różnych rodzajów funkcji cyfrowych. Jest to układ scalony specjalnie zaprojektowany do konfiguracji przez klientów lub projektantów po procesie produkcyjnym.
Zapewnia ogromną ilość zasobów logicznych i elementów pamięci, które mogą pomóc w tworzeniu złożonych systemów. Jego architektura jest uważana za drobnoziarnistą. Dzięki temu chipy mają większą pojemność logiczną.
Składa się z maksymalnie 100 000 małych bloków logicznych, a także składa się z kombinacji logiki, przerzutników i pamięci. Jest droższy, ale może być bardziej przystępny cenowo, jeśli kupujesz go na bramę.
Jest oparty na pamięci RAM, co oznacza, że wymaga pewnych specjalnych procedur. Aby zaprogramować urządzenie, należy najpierw opisać „funkcję logiczną” za pomocą komputera. Powoduje to utworzenie pliku binarnego, który można pobrać do FPGA.
Układy FPGA wykorzystują zewnętrzną pamięć ROM do ładowania danych konfiguracyjnych i konfigurowania sieci, zanim zacznie ona działać. Oznacza to, że po uruchomieniu i przed rozpoczęciem pracy nastąpi opóźnienie czasowe.
Nie jest łatwo przewidzieć jakiekolwiek opóźnienia w tym programowaniu. Zużywa też więcej energii. Jest również stosunkowo mniej bezpieczny. Jego wydajność zależy od routingu, który został zaimplementowany dla konkretnej aplikacji.
FPGA zwykle używają pamięci konfiguracji opartej na SRAM. Oznacza to, że jest niestabilny. Dane zapisane w pamięci mogą zostać utracone w przypadku odłączenia zasilania.
Co to jest CPLD?
CPLD to skrót od Complex Programmable Logic Device. Jest to układ scalony, który można wykorzystać do realizacji systemów cyfrowych. Został zaprojektowany przy pomocy programowalnej pamięci tylko do odczytu, wymazywalnej elektrycznie, powszechnie znanej jako EEPROM.
Jego architektura jest mniej złożona, co czyni ją bardziej odpowiednią do prostych aplikacji logicznych. Ma tylko kilka bloków logicznych, dochodząc do 100. Są to urządzenia typu gruboziarnistego.
Są nieulotne, co oznacza, że ich dane nie zostaną utracone w przypadku odłączenia zasilania. Są tańsze niż FPGA i oferują szybszy czas trwania wejścia do wyjścia. Wynika to z ich prostej architektury.
CPLD rozpoczynają się, gdy tylko je włączysz. Opóźnienia są przewidywalne, a analiza czasowa łatwiejsza do wykonania. A to dlatego, że są prostsze, a interkonektów mniej. Mają też mniejsze zużycie energii.
Są uważane za bardziej bezpieczne ze względu na ich konstrukcję, która jest wbudowana w pamięć nieulotną. Jego wydajność jest przewidywalna i niezależna od wewnętrznego rozmieszczenia i routingu. Nadaje się do projektów o małej i średniej gęstości.
Można go przeprogramować tylko ograniczoną liczbę razy. Zapewnia minimalne zasoby logiczne. Są bardziej odpowiednie w projektach o małej liczbie bramek.
Główne różnice między FPGA a CPLD
Wniosek
Zarówno FPGA, jak i CPLD to świetne, popularne cyfrowe układy logiczne. Zostały opracowane w celu osiągnięcia gęstości i szybkości obwodów, które mogą być podobne do ASIC, ale mają krótszy czas realizacji. FPGA zapewnia obszerne zasoby logiczne, podczas gdy CPLD jest prosty i zawiera mniejszą liczbę połączeń.
FPGA jest bardziej odpowiedni do złożonych aplikacji, ponieważ ma drobnoziarnistą i złożoną architekturę, podczas gdy CPLD jest bardziej odpowiedni do prostszych aplikacji, ponieważ ma prostą i gruboziarnistą architekturę.
Bibliografia
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/500200
- https://books.google.co.in/books?hl=pl&lr=&id=vggmNXdzayYC&oi=fnd&pg=PP1&dq=fpga+and+cpld&ots=s7HjirG-ea&sig=15OMJOILY2a0Z0–fBnqir=f=KPk&red 20and%20cpld&f=false
