Was ist ein Field Programmable Gate Array (FPGA)?

Field Programmable Gate Array (FPGA) ist ein integrierter Schaltkreis, der es Kunden oder Designern ermöglicht, nach dem Herstellungsprozess entsprechend den Anforderungen neu zu konfigurieren. Diese Anpassung umfasst normalerweise die Auswahl und Platzierung einer Reihe von Gates, Schaltern und Routing-Kanälen. Die Programmierung variiert je nach Bedarf Es kann sich jedoch um ein einzelnes, einfaches Logikgatter handeln oder um mehrere komplexe Funktionen.

Benutzer programmieren es direkt mit einer Programmiersprache wie Verilog oder VHDL, um benutzerdefinierte Hardwarefunktionen zu erstellen, die speziell auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.

Es ist erwähnenswert, dass FPGA eigentlich keine neue Technologie ist, sondern vielmehr eine Kombination bestehender Technologien, die es schon seit über 40 Jahren gibt. Wenn Sie jemals mit einem Arduino-Board herumgespielt haben, verfügen Sie über einige Erfahrungen mit der FPGA-Technologie.

Die FPGA-Konfiguration kann remote durchgeführt werden, typischerweise nach der Installation in der Endanwendung.

Da es programmierbar ist, ist es möglich, dieselbe Hardware für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen zu verwenden. Dadurch ist das Gerät auch für die Prototypenerstellung neuer Designs mit geringen Vorabkosten einsetzbar.

Wo wird es verwendet?

Dabei handelt es sich um eine Form programmierbarer Logik, die die Flexibilität von Software mit der Hardwareleistung eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) verbindet.

Das Ergebnis ist ein äußerst leistungsstarker Chip, der auf bestimmte Einsatzzwecke zugeschnitten werden kann. FPGAs finden ihre Hauptanwendung im Hochleistungsrechnen wie Telekommunikation, Militär, Luft- und Raumfahrt und Finanzen. Die Technologie wird auch zum Mining von Bitcoin und anderen Kryptowährungen eingesetzt.

Der Hauptvorteil eines FPGA gegenüber einem Allzweckprozessor besteht darin, dass er hinsichtlich Stromverbrauch, Größe und Geschwindigkeit effizienter sein kann. Jeder dieser Faktoren wird mit zunehmender Anzahl der Berechnungen immer wichtiger. Ein FPGA ist weitaus flexibler als eine festverdrahtete ASIC-Implementierung und ermöglicht es, die Hardware-Implementierung zu ändern, ohne die darauf laufende Software zu ändern.

FPGAs werden in Anwendungen vom Kryptowährungs-Mining bis zur Audioverarbeitung eingesetzt. FPGAs bieten eine flexible Alternative zu anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASICs), bei denen es sich um Chips handelt, die für einen bestimmten Zweck entwickelt wurden und nicht für andere Zwecke verwendet werden können.

In der Vergangenheit waren FPGAs für die meisten Unternehmen recht teuer. Doch die jüngsten Entwicklungen haben sie für viele Unternehmen erschwinglicher gemacht, was bei Unternehmern und Ingenieuren für Aufregung gesorgt hat.

FPGAs können für völlig unterschiedliche Anwendungen programmiert werden. Sie könnten heute eine bestimmte Plattform für einen Job nutzen und morgen für etwas ganz anderes – und das alles, ohne ganz von vorne anfangen zu müssen.