FPGA - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 FPGA 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 둘러보기로 가기 검색하러 가기 알테라 사이클론2 FPGA 칩 FPGA ( field programmable gate array, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 ) 는 설계 가능 논리 소자와 프로그래밍이 가능한 내부 회로가 포함된 반도체 소자이다. 설계 가능 논리 소자는 AND, OR, XOR, NOT, 더 복잡한 디코더나 계산기능의 조합 기능같은 기본적인 논리 게이트의 기능을 복제하여 프로그래밍할 수 있다. 대부분의 FPGA는 프로그래밍 가능 논리 요소 ( FPGA 식으로는 논리 블록이라고도 함 ) 에 간단한 플립플롭이나 더 완벽한 메모리 블록으로 된 메모리 요소를 포함하고 있다. 프로그램이 가능한 내부선 계층구조는 FPGA의 논리블록을 시스템 설계자가 요구하는 대로 단일 칩 프로그래밍가능 브레드보드처럼 내부연결을 할 수 있다. 이 논리블록과 내부선은 제조공정 이후에 소비자 / 설계자가 프로그램할 수 있으므로 요구되는 어떠한 논리기능도 수행할 수 있다. ( 그러한 이유로 " 현장 프로그래머블 " ) FPGA는 일반적으로 주문형 반도체 ( ASIC ) 대용품보다 느리고, 복잡한 설계에 적용할 수 없으며, 소비전력이 크다. 그러나 개발시간
사용되는 스위치의 패턴이나 위상은 평면이나 도메이기반의 스위치 상자 위상이다. 스위치 상자 위상에서 트랙 숫자 1의 전선은 인접한 채널 분할에 있는 트랙 숫자 1의 전선에만 연결되고, 트랙 숫자 2의 전선은 트랙 숫자 2의 다른전선에만 연결되며 이렇게 반복 연결된다. 아래의 그림은 스위치 상자에 있는 연결을 설명한다. 스위치 상자 위상 현대의 FPGA 계열은 반도체 공정 기술의 발전에 의해 높은 수준의 기능들을 가지게 되었으며, 초기 버전보다 속도와 기능이 향상되었다. 이런 기능들로는 곱셈기, 일반적인 DSP 블록, 임베디드 프로세서, 고속 IO 논리, 임베디드 메모리 등을 들 수 있다. FPGA는 이전 실리콘의 유효성, 이후 실리콘의 유효성, 펌웨어 개발을 포함하여 시스템 유효성 검사에 널리 사용되고 있다. 칩이 공장에서 생산되기 이전에 설계를 검증하는 칩 회사가 생겨서 개발시간이 짧아졌다. FPGA 설계와 프로그래밍 [ 편집 ] FPGA의 동작 정의를 위해서 사용자에게 하드웨어 기술 언어 ( HDL ) 나 도면 설계를 제공하고 있다. 일반적인 하드웨어 기술 언어는 VHDL과 베릴로그가 있다. 전자 설계 자동화 도구를 사용하면 기술적으로 매핑된 넷리스트가 생성된다. 넷리스트는
다 상대적으로 프로그램되는 논리 요소가 많다. CPLD에는 수천에서 수만의 논리 게이트가 있지만, FPGA에는 일반적으로 수만에서 수백만의 논리 게이트가 있다. CPLD와 FPGA의 가장 큰 차이점은 구조적인 차이이다. CPLD는 하나 이상의 프로그램되는 상대적으로 적은 수의 동기 레지스터를 제공하는 곱의 합 논리 어레이로 구성된 제한적인 구조이다. 이러한 것은 지연을 더 예측가능하게 하고 논리 - 내부선 속도를 더 빠르게 하지만 유연성이 떨어진다. 반대로 FPGA 구조는 내부선에 따라 결정된다. 내부선은 FPGA를 ( 내부적으로 동작하는 실제적인 설계범위의 기간에 ) 더 유연하고 설계에 더 복합적으로 만든다. 다음으로 큰 CPLD와 FPGA의 차이점은 높은 수준의 내장 기능 ( 가산기와 곱셈기 ) 과 내장 메모리의 존재여부이다. 또한 대부분의 FPGA는 완전히 혹은 부분적으로 시스템상에서 재설정을 지원하며 이들의 설계를 시스템 향상이나 시스템 동작의 일반적인 부분처럼 동적 재설정하여 " 즉흥적으로 " 변경하는 것을 가능하게 한다. 어떤 FPGA에는 다른 부분이 계속 동작하는 동안 소자의 일부분을 재프로그램하는 부분적 재설정의 기능이 있다. 현대의 개발 [ 편집 ] 최근 경향은 성
수 있다. ( 그러한 이유로 " 현장 프로그래머블 " ) FPGA는 일반적으로 주문형 반도체 ( ASIC ) 대용품보다 느리고, 복잡한 설계에 적용할 수 없으며, 소비전력이 크다. 그러나 개발시간이 짧고, 오류를 현장에서 재수정할 수 있고, 초기 개발비가 저렴하다는 장점이 있다. 제조사는 설계 이후에 수정할 수 없도록 할당된 덜 유연한 FPGA 버전으로 싸게 팔 수 있다. 이런 설계개발은 일반적인 FPGA에서 만들었고 좀 더 ASIC와 비슷한 고정된 버전으로 변경되었다. CPLD는 비슷한 역할을 할 수 있는 소자이다. 목차 1 역사 2 현대의 개발 3 응용 4 구조 5 FPGA 설계와 프로그래밍 6 기본적인 제조기술 종류 7 FPGA 제조회사와 특징 8 같이 보기 9 외부 링크 역사 [ 편집 ] FPGA의 역사적 근원은 1980년대초의 복합 프로그래머블 논리 소자 ( CPLD ) 이다. 자일링스 공동 창립자인 로스 프리맨 ( Ross Freeman ) 은 1984년에 FPGA를 발명하였다. FPGA는 CPLD보다 상대적으로 프로그램되는 논리 요소가 많다. CPLD에는 수천에서 수만의 논리 게이트가 있지만, FPGA에는 일반적으로 수만에서 수백만의 논리 게이트가 있다. CPLD와 FPGA의 가장
는 것을 가능하게 한다. 어떤 FPGA에는 다른 부분이 계속 동작하는 동안 소자의 일부분을 재프로그램하는 부분적 재설정의 기능이 있다. 현대의 개발 [ 편집 ] 최근 경향은 성긴 ( coarse - grained ) 구조적 접근을 채택하고 있다. 이는 임베디드 프로세서와 관련 주변기기를 전통적인 FPGA의 논리블록과 내부선에 조합하여, 완전한 " 프로그래머블칩 시스템 " 을 만드는 것이다. 이런 하이브리드 기술의 예로는 자일링스 버텍스2 프로, 버텍스4 소자, 그리고 한 개이상의 PowerPC 프로세서가 FPGA의 논리 구조에 내장된 것을 들 수 있다. 아트멜 FPSLIC도 이런 소자 중 하나며, 아트멜의 프로그래머블 논리 구조와 조합되어 AVR 프로세서를 사용한다. 또 다른 접근은 내부 FPGA 논리로 구현된 " 소프트 " 프로세서 코어를 쓰는 것이다. 이런 코어들로는 제 3자의 ( 상업용이거나 무료인 ) 프로세서 코어로 알려진, 자일링스 매크로블래이즈와 피코블래이즈, 알테라 나이오스와 나이오스2 프로세서, 오픈 소스 래티스미코32와 래티스미코8등이 있다. 중앙 처리 장치 구조가 내장된 하드 중앙 처리 장치 코어는 소프트코어 중앙 처리 장치보
실행 분기 예측 메모리 의존성 예측 하자드 병렬 레벨 비트 비트 직렬 워드 명령어 파이프라이닝 스칼라 슈퍼스칼라 태스크 스레드 프로세스 데이터 벡터 메모리 멀티스레딩 시간적 동시 ( SMT ) ( 하이퍼스레딩 ) SpMT 선점 협력형 클러스터 멀티스레드 ( CMT ) 하드웨어 스카웃 플린 분류 SISD SIMD ( SWAR ) SIMT MISD MIMD SPMD 어드레싱 모드 CPU 성능 초당 명령 수 ( IPS ) 클럭당 명령어 처리 횟수 ( IPC ) 명령어 당 사이클 ( CPI ) 플롭스 ( FLOPS ) 초당 트랜잭션 수 ( TPS ) SUPS 전성비 계산 차수 캐시 성능 측정 및 메트릭 코어 카운트 싱글 코어 프로세서 멀티 코어 매니코어 프로세서 유형 중앙 처리 장치 ( CPU ) GPGPU AI 가속기 시각 처리 장치 ( VPU ) 벡터 프로세서 배럴 프로세서 스트림 프로세서 디지털 신호 처리 장치 ( DSP ) 입출력 프로세서 / DMA 컨트롤러 네트워크 프로세서 베이스밴드 프로세서 물리 처리 장치 ( PPU ) 코프로세서 안전한 암호 보조 처리기 주문형 반도체 FPGA FPOA 복합 프로그래머블 논리 소자 마이크로컨트롤러 마이크로프로세서 모바일 프로세서 노트북 프로세서 초저전압 프로세서 멀티 코어 매니코어 프로세서 타일 프로세서 멀티칩 모듈 ( MCM ) 칩 스택 멀티칩 모듈 단일 칩 체제 ( SoC ) 멀티프로세서 시스템 온 칩 (
퍼 버퍼 쓰기 버퍼 코프로세서 전자 개폐기 전자 회로 집적 회로 3차원 집적 회로 불리언 회로 디지털 회로 아날로그 회로 혼합 신호 집적 회로 전원 관리 집적 회로 [UNK] 회로 논리 회로 조합 논리 순차 논리 이미터 결합 논리 ( ECL ) 트랜지스터 - 트랜지스터 논리 ( TTL ) 글루 로직 [UNK] 게이트 게이트 배열 계수기 버스 반도체 소자 클럭 속도 CPU 배수 비전 칩 멤리스터 전원 관리 APM ACPI 동적 주파수 스케일링 동적 전압 스케일링 클럭 게이팅 하드웨어보안 NX 비트 인텔 MPX 인텔 시큐어 키 하드웨어 제한 ( 펌웨어 ) Software Guard Extensions ( 인텔 SGX ) Trusted Execution Technology 신뢰 플랫폼 모듈 ( TPM ) 안전한 암호 보조 처리기 하드웨어 보안 모듈 헝즈칩 관련 항목 범용 CPU의 역사 원본 주소 " " 분류 : 게이트 어레이미국의 발명품반도체 소자전자 설계 자동화집적 회로FPGA 장치숨은 분류 : 영어 표기를 포함한 문서 둘러보기 메뉴 개인 도구 로그인하지 않음토론기여계정 만들기로그인 이름공간 문서토론 변수 보기 읽기편집역사 보기 더 보기 검색 둘러보기 대문사용자 모임요즘 화제최근 [UNK] 문서 보기임의 문서로도움말기부 도구 여기를 가리키는 문서가리키는 글의 최근 [UNK] 올리기특수 문서 목록고유 링크
컨트롤러 마이크로프로세서 모바일 프로세서 노트북 프로세서 초저전압 프로세서 멀티 코어 매니코어 프로세서 타일 프로세서 멀티칩 모듈 ( MCM ) 칩 스택 멀티칩 모듈 단일 칩 체제 ( SoC ) 멀티프로세서 시스템 온 칩 ( MPSoC ) 프로그래밍 가능 단일 칩 체제 ( PSoC ) 네트워크 온 칩 ( NoC ) 구성 요소 실행 장치 ( EU ) 산술 논리 장치 ( ALU ) 주소 생성 장치 ( AGU ) 부동 소수점 장치 ( FPU ) 로드 스토어 유닛 ( LSU ) 분기 예측 유니파이드 레저베이션 스테이션 배럴 시프터 언코어 Sum addressed decoder ( SAD ) 프론트 사이드 버스 백사이드 버스 노스브리지 사우스브리지 가산기 곱셈기 복호화 주소 디코더 멀티플렉서 멀티플렉서 레지스터 캐시 메모리 관리 장치 ( MMU ) IOMMU 통합 메모리 컨트롤러 ( IMC ) 전원 관리 장치 ( PMU ) 변환 색인 버퍼 ( TLB ) 스택 엔진 레지스터 파일 프로세서 레지스터 하드웨어 레지스터 메모리 버퍼 레지스터 ( MBR ) 프로그램 카운터 마이크로코드 ROM 데이터패스 제어 장치 인스트럭션 유닛 재배열 버퍼 버퍼 쓰기 버퍼 코프로세서 전자 개폐기 전자 회로 집적 회로 3차원 집적 회로 불리언 회로 디지털 회로 아날로그 회로 혼합 신호 집적 회로 전원 관리 집적 회로 [UNK] 회로 논리 회로 조합 논리 순차 논리 이미터 결합 논리
컨피규러블 논리 블록 ( configurable logic blocks ) 어레이와 라우팅 채널로 구성된다. 다중 I / O 패드는 한행의 높이나 한열의 너비에 적합할지도 모른다. 일반적으로 모든 라우팅 채널은 동일한 ( 전선수 ) 폭을 가지고 있다. 응용회로는 적합한 자원을 가지는 FPGA를 반드시 매핑해야한다. 일반적인 FPGA의 논리 블록은 아래에 보이는 것처럼 4개의 입력 룩업 테이블 ( lookup table ) 과 플립플롭으로 구성된다. 논리 블록 레지스터나 언레지스터 룩업 테이블이 가능한 하나의 출력만 있다. 논리 블록에는 룩업 테이블을 위한 4개의 입력과 클럭 입력이 있다. 클럭 신호 ( 와 높은 팬 아웃 신호 ) 는 일반적으로 특별용도 전용 라우팅망을 통하여 연결되고 다른 신호는 분리하여 관리하기 때문이다. 이 예시구조로 FPGA의 논리 블록 핀 위치는 아래와 같이 보인다. 논리 블록 핀위치 각 입력은 출력핀이 바로 연결된 채널과 논리 블록을 통한 채널으로된 라우팅 전선을 연결할 수 있는 동안에 논리 블록의 한면으로 접근할 수 있다. 각 논리 블록 출력핀은 이렇게 이웃한 채널에서 분할된 전선 중 하나를 연결할 수 있다. 비슷하게 I /
피롬 - 소거 및 프로그램되는 읽기용 메모리 기술. 일반적으로 플라스틱 패키지의 제품은 한번만 프로그램이 됨. 창이있는 소자는 자외선 ( UV ) 로 삭제할 수 있음. 시모스. 이이피롬 - 전기적소거 및 프로그램되는 읽기용 메모리 기술. 플라스틱 패키지라도 소거할 수 있음. 일부 EEPROM 소자는 시스템에서 프로그램할 수 있음. 시모스. 플래시 메모리 - 플래시소거 이이피롬 기술. 플라스틱 패키지라도 소거할 수 있음. 일부 플래시 소자는 시스템에서 프로그램할 수 있음. 일반적으로 플래시 셀은 동등한 이이피롬 셀보다 작고 제조비용이 저렴함. 시모스. 퓨즈 - 한번만 프로그램됨. 접합형. FPGA 제조회사와 특징 [ 편집 ] 2005년 후반에 FPGA 시장은 2개의 주된 " 일반용 " FPGA 제조사와 제공된 특별한 능력으로 구별하는 몇 개의 다른 용도로 거의 안정되었다. 자일링스와 알테라는 두개의 큰 FPGA 선도회사이다. 래티스 세미컨덕터는 에스램과 비휘발성을 가지는 플래시 기반 FPGA를 제공한다. 액텔은 안티퓨즈와 재프로그램되는 플래시 기반 FPGA가 있고, 신호가 혼합된 플래시 기반 FPGA도 제공한다. 아트멜은 자일링스 XC62xx처럼
FPGA(field programmable gate array, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)는 설계 가능 논리 소자와 프로그래밍이 가능한 내부 회로가 포함된 반도체 소자이다. 설계 가능 논리 소자는 AND, OR, XOR, NOT, 더 복잡한 디코더나 계산기능의 조합 기능같은 기본적인 논리 게이트의 기능을 복제하여 프로그래밍할 수 있다. 대부분의 FPGA는 프로그래밍 가능 논리 요소 (FPGA 식으로는 논리 블록이라고도 함)에 간단한 플립플롭이나 더 완벽한 메모리 블록으로 된 메모리 요소를 포함하고 있다. 프로그램이 가능한 내부선 계층구조는 FPGA의 논리블록을 시스템 설계자가 요구하는 대로 단일 칩 프로그래밍가능 브레드보드처럼 내부연결을 할 수 있다. 이 논리블록과 내부선은 제조공정 이후에 소비자/설계자가 프로그램할 수 있으므로 요구되는 어떠한 논리기능도 수행할 수 있다.(그러한 이유로 "현장 프로그래머블") FPGA는 일반적으로 주문형 반도체(ASIC) 대용품보다 느리고, 복잡한 설계에 적용할 수 없으며, 소비전력이 크다. 그러나 개발시간이 짧고, 오류를 현장에서 재수정할 수 있고, 초기 개발비가 저렴하다는 장점이 있다. 제조사는 설계 이후에 수정할 수 없도록 할당된 덜 유연한 FPGA 버전으로 싸게 팔 수 있다. 이런 설계개발은 일반적인 FPGA에서 만들었고 좀 더 ASIC와 비슷한 고정된 버전으로 변경되었다. CPLD는 비슷한 역할을 할 수 있는 소자이다.