एफपीजीए

फिल्ड-प्रोग्रामेबल गेट अरे या एफपीजीए (FPGA) एक विशेष प्रकार का अंकीय एकीकृत परिपथ है जिसे प्रयोक्ता अपनी आवश्यकतानुसार विन्यासित करके विविध प्रकार के कार्य करा सकता है। विन्यास करने के लिये प्रोग्राम करना पड़ता है। चूँकि निर्माण के बाद प्रयोक्ता द्वारा इसकी आन्तरिक बनावट को बदला जा सकता है, इसलिये इसे 'फिल्ड प्रोग्रामेबल' कहते हैं। एफपीजीए का प्रयोग करके वे सारे लॉजिकल कार्य किये/कराये जा सकते हैं जो 'एसिक' (ASICs) द्वारा किये जाते हैं।

बोर्ड पर लगा हुआ अल्टेरा का एक FPGA

जिलिंक्स कम्पनी द्वारा निर्मित एक एफपीजीए

तकनीकी डिजाइन

जाइलिंक्स का Zynq-7000 जो एक ही चिप पर 'सम्पूर्ण' प्रोग्रामिंग सिस्टम है।

इतिहास

प्रमुख एफपीजीए निर्माता कंपनियाँ

• अल्टेरा
• जाइलिंक्स
• लैटिस सेमीकंडक्टर
• क्विकलॉजिक
• टेबुला

एफपीजीए में प्रयुक्त आधारभूत प्रौद्योगिकियाँ

• SRAM - based on static memory technology. In-system programmable and re-programmable. Requires external boot devices. CMOS.
• Antifuse - One-time programmable. CMOS.
• PROM - Programmable Read-Only Memory technology. One-time programmable because of plastic packaging.
• EPROM - Erasable Programmable Read-Only Memory technology. One-time programmable but with window, can be erased with ultraviolet (UV) light. CMOS.
• EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory technology. Can be erased, even in plastic packages. Some but not all EEPROM devices can be in-system programmed. CMOS.
• Flash - Flash-erase EPROM technology. Can be erased, even in plastic packages. Some but not all flash devices can be in-system programmed. Usually, a flash cell is smaller than an equivalent EEPROM cell and is therefore less expensive to manufacture. CMOS.
• Fuse - One-time programmable. Bipolar.

अन्य प्रोग्रामीय युक्तियाँ

एफपीजीए के अतिरिक्त अन्य प्रकार की युक्तियाँ भी हैं जिन्हें निर्माण के बाद प्रोग्राम करके काम में लिया जाता है। वे हैं -

1. PLD (प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस, प्रोग्रामेबल लॉजिक सर्किट), PLD (प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस, प्रोग्रामेबल लॉजिक सर्किट)
2. EPLD (मिटाने योग्य प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस, प्रोग्रामेबल लॉजिक सर्किट और मिटाने योग्य), EPLD (मिटाने योग्य प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस, और मिटाने योग्य प्रोग्रामेबल लॉजिक सर्किट)
3. CPLD (जटिल प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस, जटिल प्रोग्रामेबल लॉजिक सर्किट), CPLD (जटिल प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस, जटिल प्रोग्रामेबल लॉजिक सर्किट)
4. PAL (प्रोग्रामेबल एरे लॉजिक, प्रोग्रामेबल लॉजिक एरे), PAL (प्रोग्रामेबल एरे लॉजिक, प्रोग्रामेबल लॉजिक एरे)
5. PLA (प्रोग्रामेबल लॉजिक एरे, प्रोग्रामेबल लॉजिक एरे), PLA (प्रोग्रामेबल लॉजिक एरे, प्रोग्रामेबल लॉजिक एरे)

आर्किटेक्चर

एफपीजीए की डिजाइन और प्रोग्रामिंग

प्रयोक्ता हार्डवेयर डिस्क्रिप्शन लैंगवेज एचडीएल में या स्कीमैटिक आरेख द्वारा एफपीजीए से अपेक्षित व्यवहार की डिजाइन करता है। बडे डिजाइनों में एचडीएल में काम करना सुविधाजनक होता है जबकि छोटे डिजाइनों के लिये स्कीमैटिक आरेख उपयुक्त है।

इसके बाद किसी ईडीए टूल का उपयोग करके 'टेक्नॉलोजी-मैप्प्ड नेटलिस्ट' जनरेट की जाती है। इसके बाद 'प्लेस-एण्ड-रूट' प्रक्रिया द्वारा इस नेटलिस्ट को एफ्पीजीए में उतारा जाता है। प्रयोक्ता मैपिंग तथा 'प्लेस ऐण्ड रूट' के परिणामों की सत्यता की जाँच (वैलिडेशन) करने के लिये सिमुलेशन तथा टाइमिंग एनालिसिस]] आदि का सहारा लेता है। जब वह आश्वस्त हो जाता है तो पूर्व प्रक्रिया में उत्पन्न बाइनरी फाइल का उपयोग करते हुए एफपीजीए को 'री-कॉनफिगर' कर दिया जाता है। यह फाइल एफपीजीए में सीरियल इंटरफेस (JTAG/जेटैग) के द्वारा या किसी बाहरी ईप्रोम स्मृति में स्थानान्तरित कर दी जाती है।

बाहरी कड़ियाँ

• Reconfigurable Computing Laboratory
• FPGA Design Techniques