Los FPGAs son chips de silicio con compuertas lógicas reprogramables. Al utilizar bloques de lógica preconstruidos y recursos para ruteo programables, se puede configurar estos chips para implementar funcionalidades personalizadas en hardware sin tener que utilizar una tablilla de prototipos. Permite describir tareas de cómputo digital en software y compilarlas en un archivo de configuración o bitstream que contiene información de cómo deben conectarse los componentes. Asimismo, los FPGAs son completamente reconfigurables y al instante toman una nueva “personalidad” cuando se compila una configuración diferente de circuitos.
La adopción de chips FPGA en la industria ha sido impulsada por el hecho de que los FPGA combinan lo mejor de los ASICs y de los sistemas basados en procesadores, de hecho, bloques de microprocesador pueden incluirse en el mismo FPGA.
A diferencia de los procesadores, los FPGAs llevan a cabo diferentes operaciones de manera paralela, por lo que éstas no necesitan competir por los mismos recursos.
Cinco Beneficios Principales de la Tecnología FPGA
- Rendimiento
Aprovechando el paralelismo del hardware, los FPGA exceden la potencia de cómputo de los procesadores digitales de señales (DSPs) rompiendo el paradigma de ejecución secuencial y logrando más en cada ciclo de reloj.
- Tiempo en llegar al mercado
La tecnología FPGA ofrece flexibilidad y capacidades de rápido desarrollo de prototipos. Se puede probar una idea o un concepto y verificarlo en hardware sin tener que pasar por el largo proceso de fabricación por el que pasa un diseño personalizado de ASICs. Y posteriormente se pueden implementar cambios y realizar iteraciones de un diseño FPGA en cuestión de horas en vez de semanas.
- Precio
El precio de la ingeniería no recurrente de un diseño personalizado ASIC excede considerablemente a las soluciones de hardware basadas en FPGA. La fuerte inversión inicial de los ASICs es justificable para los fabricantes de equipos originales que embarcan miles de chips por año, pero muchos usuarios finales necesitan la funcionalidad de un hardware personalizado para decenas o cientos de sistemas en desarrollo.
- Fiabilidad
Mientras que las herramientas de software ofrecen un entorno de programación, los circuitos FPGA son una implementación segura de la ejecución de un programa. Los FPGA, que no necesitan sistemas operativos, minimizan los retos de fiabilidad con ejecución paralela y hardware preciso dedicado a cada tarea.
- Mantenimiento a largo plazo
Los chips FPGA se pueden actualizar en campo y no requieren el tiempo y el precio que implica rediseñar un ASIC. Los protocolos de comunicación digital, por ejemplo, tienen especificaciones que podrían cambiar con el tiempo, y las interfaces basadas en ASICs podrían causar retos de mantenimiento y habilidad de actualización. Los chips FPGA, al ser reconfigurables, son capaces de mantenerse actualizadas con modificaciones a futuro que pudieran ser necesarias.
Fuente:
- National instruments Homepage.
- The Field-Programmable Gate Array (FPGA): Expanding Its Boundaries, InStat Market Research, April 2006
- BDTI Focus Report: FPGAs for DSP, Second Edition, BDTI Benchmarking, 2006
- FPGAs accelerate time to market for industrial designs, M. Thompson, EE Times 7/2/2004 http://www.us.design-reuse.com/articles/8190/fpgas-accelerate-time-to-market-for-industrial-designs.html