Intel® FPGA notions de base et mise en route

Notions de base sur FPGA

Connaissances de base : circuits intégrés et conception logique

Les circuits intégrés (CI) sont généralement appelés « puces ». Ils mettent en œuvre de très petits circuits électroniques sur un substrat de silicium. Les processeurs, les GPU et FPGAs sont tous des circuits intégrés. La plupart des circuits intégrés implémentent une conception logique. Les signaux électriques entrent dans un circuit intégré et sont interprétés comme un « 0 » ou comme un « 1 » en fonction de leur niveau de tension. Vous pouvez regarder différents signaux pour recueillir de nombreuses valeurs, ou vous pouvez regarder le même signal plusieurs fois différentes et voir comment il change.

La conception logique consiste à concevoir des circuits permettant de prendre des décisions basées sur ces valeurs « 0 » et « 1 ». Une conception logique est composée de portes logiques permettant de comparer deux valeurs différentes ou plus - pour répondre à des questions telles que : « Les deux valeurs sont-elles identiques ? » ou « Les deux valeurs sont-elles égales à 1 ? » De plus, des structures appelées « bascules » espacent ces questions dans le temps. Les conceptions logiques modernes ont des milliers à des billions de portes logiques.

Une bonne analogie est quand vous entendez de la musique de piano. À chaque compte de temps, le musicien détermine quelle note vous entendrez. Chaque décision est simple, mais une belle chanson nécessite de nombreuses décisions et beaucoup d’habileté. Une série de bonnes conceptions logiques dans un circuit intégré peut produire des réponses informatiques étonnantes !

Qu’est-ce qu’un FPGA ?

FPGA est l’acronyme de Field Programmable Gate Array. FPGAs sont des circuits intégrés à semi-conducteurs dont une grande majorité des fonctionnalités à l’intérieur de l’appareil peuvent être modifiées; modifié par l’ingénieur concepteur, modifié pendant le processus d’assemblage de circuits imprimés ou même modifié après le déploiement d’un produit.

Les changements sont produits en changeant les entrées et les sorties électriques reçues, les portes logiques et les tongs mises en œuvre et la façon dont ces portes sont connectées ensemble.

Un FPGA est constitué d’une grille de logique configurable, appelée modules logiques adaptatifs (ALM), et de blocs spécialisés, tels que des blocs de traitement numérique du signal (DSP) et des blocs de mémoire vive (RAM). Ces blocs programmables sont combinés via des interconnexions de routage configurables pour mettre en œuvre des circuits numériques complets.

Qui utilise FPGAs ?

Développeurs

Les développeurs utilisent FPGAs dans l’industrie électronique pour de nombreuses applications différentes.

Chercheurs

Les chercheurs utilisent FPGAs pour explorer la conception logique afin de résoudre des problèmes difficiles et d’implémenter de nouveaux algorithmes.

Étudiants

Comme FPGAs peuvent être programmés encore et encore, ils sont un moyen idéal d’apprendre la conception logique.

Amateurs

Comme les étudiants, les amateurs ont souvent le désir d’apprendre la conception logique, et FPGAs sont parfaits pour cela.

Pourquoi voudriez-vous utiliser un FPGA?

Les avantages de l’utilisation d’un FPGA sont les suivants :

Flexibilité

FPGA fonctionnalité peut changer à chaque mise sous tension de l’appareil.

Accélération

Mettez vos produits sur le marché plus rapidement et/ou augmentez les performances de votre système.

Intégration

Les FPGAs actuels comprennent les processeurs intégrés, les E/S d’émetteur-récepteur à 28 Gbit/s (ou plus), les blocs de RAM, les moteurs DSP, etc.

Coût de possession total

Bien que les ASIC puissent coûter moins cher par unité qu’un FPGA équivalent, leur construction nécessite des dépenses non récurrentes (NRE), des outils logiciels coûteux, des équipes de conception spécialisées et de longs cycles de fabrication.

Comment utiliser un FPGA ?

Méthodologie de conception	Description	Outil principal utilisé
Conception FPGA traditionnelle	Cette méthodologie utilise un langage de description de matériel (HDL) pour décrire une conception et un outil d’automatisation de la conception électronique (EDA) pour transformer votre description de conception en une implémentation FPGA.	Logiciel Intel® Quartus® Prime
Conception de haut niveau	Cette méthodologie utilise un langage de niveau supérieur, généralement Data Parallel C++ (DPC++) pour décrire une conception. Pour utiliser uniquement DPC++, vous devez utiliser une carte prise en charge qui est branchée sur un ordinateur avec un hôte x86. Vous pouvez combiner cette méthodologie avec la conception FPGA traditionnelle pour une meilleure productivité.	Kit d’outils oneAPI Base
Services d’utilisation FPGA de conception	Si vous souhaitez utiliser une FPGA dans votre produit, mais que vous n’avez pas l’expertise nécessaire pour le faire vous-même, Intel a de nombreux partenaires qui offrent des services de conception FPGA.	Site Web de FPGA Design Services

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Intel FPGA exemples de conception	Ce référentiel d’exemples de conception pour Intel FPGAs comprend des exemples de conception pour tous les niveaux de conception.
Ressources d’assistance Intel FPGA	Cette page mène à toutes les ressources d’assistance disponibles pour Intel FPGA développeurs.