FPGA vs CPLD: Rozdíl a srovnání

Mnoho lidí, zejména studentů a začátečníků, je zmateno při výběru mezi FPGA a CPLD, protože oba jsou dobře známé digitální logické čipy. Jejich vnitřní architektura se však v různých parametrech liší.

Key Takeaways

1. FPGA jsou flexibilnější a složitější než CPLD, což umožňuje složitější návrhy a vyšší výkon.
2. CPLD jsou levnější než FPGA a mají jednodušší architekturu, takže jsou ideální pro malé až středně velké konstrukce.
3. FPGA a CPLD používají programovatelné logické bloky k implementaci vlastních logických funkcí, ale FPGA mají více logických bloků a vyšší kapacitu.

FPGA vs CPLD

Rozdíl mezi FPGA a CPLD je v tom, že FPGA (Field Programmable Gate Array) má složitou architekturu, která je považována za jemnozrnnou, zatímco CPLD (Complex Programming Logic Design) má jednodušší architekturu, hrubozrnnou.

FPGA je programovací logický čip se složitou a jemnozrnnou architekturou. Je založen na RAM. Je volatilní, což znamená, že pokud je odpojeno napájení, povede to ke ztrátě dat.

Je poměrně vhodnější pro složité aplikace. Ve srovnání s tím také spotřebuje více energie. Je také dražší.

Na druhou stranu je CPLD navrženo s pomocí EEPROM, a má jednoduchou, hrubozrnnou architekturu. Hodí se spíše pro jednodušší aplikace.

Je energeticky nezávislá, což znamená, že při odpojení napájení nepřijde o žádná data. Ve srovnání s FPGA má tendenci spotřebovávat méně energie.

Srovnávací tabulka

Parametry srovnání	FPGA	CPLD
Full-form	Polní programovatelné hradlové pole	Návrh komplexní programovací logiky
Architektura	Jemnozrnný	Hrubé zrno
Hustota	Střední až vysoká	Nízké až střední
Spotřeba energie	Vysoký	Střední
Stát	Drahý	Levný
Na základě	RAM	EEPROM
Těkavost	Při odpojení napájení může dojít ke ztrátě dat.	Odpojení napájení nezpůsobí žádnou ztrátu dat.
Poměr žabek	Moře	Méně
Aplikace	Lepší pro složité aplikace	Lepší pro jednodušší aplikace
Výkon	Předvídatelný výkon, který je nezávislý na interním umístění a směrování.	Výkon závisí na směrování.

Co je FPGA?

FGPA je zkratka pro Field-Programmable Gate Array, což je programovatelný logický čip. Může být naprogramován tak, aby vykonával různé typy digitálních funkcí.

Jedná se o integrovaný obvod speciálně navržený tak, aby jej po výrobě mohli nakonfigurovat zákazníci nebo konstruktéři.

Poskytuje obrovské množství logických prostředků a úložných prvků, které mohou pomoci při vytváření složitých systémů. Jeho architektura je považována za jemnozrnnou. Díky tomu mají čipy vyšší logickou kapacitu.

Skládá se až ze 100,000 XNUMX malých logických bloků a skládá se také z kombinace logiky, klopných obvodů a paměti. Je dražší, ale může být dostupnější, pokud si jej koupíte na bránu.

Je založen na RAM, což znamená, že vyžaduje některé speciální postupy. Chcete-li naprogramovat zařízení, musíte nejprve popsat „logickou funkci“ pomocí počítače. Výsledkem je vytvoření binárního souboru, který lze stáhnout do FPGA.

FPGA používají externí ROM k načtení konfiguračních dat a nastavení struktury předtím, než začne fungovat. To znamená, že po spuštění a před tím, než začne fungovat, dojde k určité časové prodlevě.

Není tak snadné předvídat jakékoli zpoždění v tomto programování. Také spotřebovává více energie. Je také poměrně méně bezpečný. Jeho výkon závisí na směrování, které bylo implementováno pro konkrétní aplikaci.

FPGA mají tendenci používat ukládání konfigurace založené na SRAM. To znamená, že je nestálý. Při odpojení napájení může dojít ke ztrátě dat uložených v paměti.

Co je CPLD?

CPLD je zkratka pro Complex Programmable Logic Device. Jedná se o integrovaný obvod, který lze použít k implementaci digitálních systémů. Je navržen s pomocí elektricky mazatelné programovatelné paměti pouze pro čtení, běžněji známé jako EEPROM.

Jeho architektura je méně složitá, díky čemuž je vhodnější pro jednoduché logické aplikace. Má pouze několik logických bloků, až 100. Jsou to zařízení s hrubým zrnem.

Jsou energeticky nezávislé, což znamená, že jejich data nebudou ztracena, pokud dojde k odpojení napájení. Jsou levnější než FPGA a nabízejí rychlejší trvání vstupu-výstupu. Je to dáno jejich jednoduchou architekturou.

CPLD se spustí, jakmile je zapnete. Zpoždění jsou předvídatelná a časová analýza je jednodušší. Je to proto, že jsou jednodušší a počet propojení je menší. Mají také nižší spotřebu energie.

Jsou považovány za bezpečnější kvůli jejich designu úložiště, které je vestavěno do energeticky nezávislé paměti. Jeho výkon je předvídatelný a nezávislý na vnitřním umístění a směrování. Je vhodný pro návrhy s nízkou až střední hustotou.

Lze jej přeprogramovat pouze omezeně. Poskytuje minimum logických prostředků. Jsou vhodnější v provedeních s malým počtem bran.

Hlavní rozdíly mezi FPGA a CPLD

1. FPGA znamená Field Programmable Gate Array a CPLD znamená Complex Programming Logic Design.
2. FPGA je integrovaný obvod, který je navržen speciálně pro konfiguraci zákazníky nebo konstruktéry po výrobním procesu, zatímco CPLD je integrovaný obvod, který lze použít k implementaci digitálních systémů.
3. FPGA je považováno za jemnozrnné a CPLD za hrubozrnné.
4. FPGA má vyšší spotřebu energie a CPLD má srovnatelně nižší spotřebu energie.
5. FPGA je založeno na RAM, zatímco CPLD je založeno na EEPROM.
6. FPGA je dražší a CPLD je levnější.
7. FPGA je vhodné pro složité aplikace. Na druhou stranu je CPLD lepší pro jednodušší aplikace.
8. Pokud jde o výkon, FPGA má předvídatelný výkon, který je nezávislý na interním směrování, zatímco CPLD má výkon, který závisí na směrování.

Reference

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/500200
2. https://books.google.co.in/books?hl=en&lr=&id=vggmNXdzayYC&oi=fnd&pg=PP1&dq=fpga+and+cpld&ots=s7HjirG-ea&sig=15OMJOILY2a0Z0–fBnq551-KPk&redir_esc=y#v=onepage&q=fpga%20and%20cpld&f=false

Poslední aktualizace: 11. června 2023