Was ist field programmable gate array?

Ein Field Programmable Gate Array (FPGA) ist ein integrierter Schaltkreis, der programmiert werden kann, um verschiedene digitale Schaltungen zu implementieren. Im Gegensatz zu ASICs (Application-Specific Integrated Circuits), die für spezifische Anwendungen entwickelt werden, sind FPGAs flexibler und können für verschiedene Anwendungen verwendet werden.

FPGAs bestehen aus einer Matrix von programmierbaren Logikblöcken (Look-Up-Tables, LUTs), Flip-Flops und Verbindungselementen. Diese Logikblöcke können durch die Programmierung der Verbindungen und Funktionen miteinander verbunden werden, um komplexe logische Schaltungen zu implementieren.

Vorteile von FPGAs sind ihre hohe Leistung, programmierbare Flexibilität und eine schnelle Entwicklungszeit im Vergleich zu ASICs. Sie bieten auch eine hohe Parallelität und können mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen, was sie ideal für parallelisierte Algorithmen und Anwendungen wie Bildverarbeitung, Kryptographie, Signalverarbeitung und drahtlose Kommunikation macht.

Ein weiterer Vorteil von FPGAs besteht darin, dass sie im Feld reprogrammiert werden können, was es ermöglicht, Änderungen an der Logikschaltung ohne den Austausch des gesamten Chips vorzunehmen. Dies ist besonders nützlich in Situationen, in denen die Anforderungen oder Funktionen einer Schaltung sich im Laufe der Zeit ändern können.

Es gibt verschiedene Hersteller von FPGAs, darunter Xilinx, Intel (früher Altera), Lattice Semiconductor und Microsemi. Diese Unternehmen bieten Entwicklungswerkzeuge, Programmiersprachen und Dokumentation an, um Entwicklern bei der Programmierung von FPGAs zu unterstützen.

FPGAs werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, einschließlich der Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Telekommunikation, Industrieautomatisierung und dem Internet der Dinge. Sie bieten eine flexible und leistungsstarke Plattform für die Implementierung von digitalen Schaltungen und haben einen breiten Anwendungsbereich in der heutigen digitalen Welt.