FPGA vs. CPLD: Unterschied und Vergleich

Viele Menschen, insbesondere Studenten und Anfänger, sind verwirrt, wenn sie zwischen FPGA und CPLD wählen, da beide bekannte digitale Logikchips sind. Ihre interne Architektur unterscheidet sich jedoch in verschiedenen Parametern.

Key Take Away

1. FPGAs sind flexibler und komplexer als CPLDs und ermöglichen komplexere Designs und eine höhere Leistung.
2. CPLDs sind kostengünstiger als FPGAs und haben eine einfachere Architektur, wodurch sie sich ideal für kleine bis mittelgroße Designs eignen.
3. FPGAs und CPLDs verwenden programmierbare Logikblöcke, um benutzerdefinierte Logikfunktionen zu implementieren, aber FPGAs haben mehr Logikblöcke und eine höhere Kapazität.

FPGA vs. CPLD

Der Unterschied zwischen FPGA und CPLD besteht darin, dass FPGA (Field Programmable Gate Array) eine komplexe Architektur hat, die als feinkörnig gilt, während CPLD (Complex Programming Logic Design) eine einfachere Architektur hat, eine grobkörnige.

FPGA ist ein Programmierlogikchip mit einer komplexen und feinkörnigen Architektur. Es basiert auf RAM. Es ist flüchtig, was bedeutet, dass es bei einer Unterbrechung der Stromversorgung zu einem Datenverlust kommt.

Für komplexe Anwendungen ist es vergleichsweise besser geeignet. Es verbraucht im Vergleich auch mehr Strom. Es ist auch teurer.

Auf der anderen Seite wird CPLD mit Hilfe von entworfen EEPROM, und es hat eine einfache, grobkörnige Architektur. Es ist eher für einfachere Anwendungen geeignet.

Es ist nichtflüchtig, was bedeutet, dass bei einer Unterbrechung der Stromversorgung keine Daten verloren gehen. Im Vergleich zu FPGA verbraucht es tendenziell weniger Strom.

Vergleichstabelle

Vergleichsparameter	FPGA	CPLD
Vollständige Form	Feldprogrammierbares Gate-Array	Komplexes Programmierlogik-Design
Architektur	Feinkörnig	Grobkorn
Signaldichte	Mittel bis hoch	Niedrig bis mittel
Energieverbrauch	GUTE	Medium
Kosten	Teuer	Günstiges
Basierend auf	RAM	EEPROM
Flüchtigkeit	Es können Daten verloren gehen, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.	Eine Unterbrechung der Stromversorgung verursacht keinen Datenverlust.
Das Verhältnis von Flip-Flops	Mehr	Weniger
Anwendungen	Besser für komplexe Anwendungen	Besser für einfachere Anwendungen
Leistung	Eine vorhersehbare Leistung, die unabhängig von interner Platzierung und Routing ist.	Die Leistung ist vom Routing abhängig.

Was ist FPGA?

FGPA steht für Field-Programmable Gate Array, ein programmierbarer Logikchip. Es kann so programmiert werden, dass es verschiedene Arten von digitalen Funktionen ausführt.

Es handelt sich um eine integrierte Schaltung, die speziell dafür entwickelt wurde, von Kunden oder Designern nach der Herstellung konfiguriert zu werden.

Es bietet eine enorme Menge an Logikressourcen und Speicherelementen, die bei der Erstellung komplexer Systeme helfen können. Seine Architektur gilt als feinkörnig. Dadurch haben die Chips eine höhere Logikkapazität.

Es besteht aus bis zu 100,000 winzigen Logikblöcken und besteht auch aus einer Kombination aus Logik, Flip-Flops und Speicher. Es ist teurer, kann aber günstiger sein, wenn Sie es pro Gate kaufen.

Es ist RAM-basiert, was bedeutet, dass es einige spezielle Verfahren erfordert. Um ein Gerät zu programmieren, müssen Sie zunächst die „logische Funktion“ mit einem Computer beschreiben. Dies führt zur Erstellung einer Binärdatei, die in das FPGA heruntergeladen werden kann.

FPGAs verwenden ein externes ROM, um Konfigurationsdaten zu laden und das Fabric einzurichten, bevor es zu funktionieren beginnt. Dies bedeutet, dass es eine Zeitverzögerung gibt, nachdem Sie es gestartet haben und bevor es funktioniert.

Es ist nicht so einfach, Verzögerungen bei dieser Programmierung vorherzusagen. Es verbraucht auch mehr Strom. Es ist auch vergleichsweise weniger sicher. Seine Leistung hängt von dem Routing ab, das für eine bestimmte Anwendung implementiert wurde.

FPGAs neigen dazu, SRAM-basierte Konfigurationsspeicher zu verwenden. Es bedeutet, dass es volatil ist. Die im Speicher gespeicherten Daten können verloren gehen, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.

Was ist CPLD?

CPLD steht für Complex Programmable Logic Device. Es handelt sich um einen integrierten Schaltkreis, mit dem digitale Systeme implementiert werden können. Es wird mit Hilfe eines elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speichers entwickelt, besser bekannt als EEPROM.

Seine Architektur ist weniger komplex, wodurch es besser für einfache Logikanwendungen geeignet ist. Es hat nur wenige Logikblöcke, die bis zu 100 hochgehen. Es handelt sich um grobkörnige Gerätetypen.

Sie sind nicht flüchtig, was bedeutet, dass ihre Daten nicht verloren gehen, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Sie sind billiger als FPGAs und bieten eine schnellere Input-to-Output-Dauer. Dies liegt an ihrer einfachen Architektur.

CPLDs starten, sobald Sie sie einschalten. Die Verzögerungen sind vorhersehbar und die Zeitanalyse ist einfacher durchzuführen. Dies liegt daran, dass sie einfacher sind und die Anzahl der Verbindungen geringer ist. Sie haben auch einen geringeren Stromverbrauch.

Sie gelten aufgrund ihres Designspeichers, der in den nichtflüchtigen Speicher integriert ist, als sicherer. Seine Leistung ist vorhersehbar und unabhängig von interner Platzierung und Routing. Es eignet sich für Designs mit niedriger bis mittlerer Dichte.

Es kann nur eine begrenzte Anzahl von Malen umprogrammiert werden. Es stellt minimale Logikressourcen bereit. Sie eignen sich besser für Designs mit kleiner Gate-Anzahl.

Hauptunterschiede zwischen FPGA und CPLD

1. FPGA steht für Field Programmable Gate Array und CPLD steht für Complex Programming Logic Design.
2. FPGA ist eine integrierte Schaltung, die speziell dafür entwickelt wurde, von Kunden oder Designern nach dem Herstellungsprozess konfiguriert zu werden, während CPLD eine integrierte Schaltung ist, die zur Implementierung digitaler Systeme verwendet werden kann.
3. FPGA wird als feinkörnig angesehen, und CPLD ist grobkörnig.
4. FPGA hat einen höheren Stromverbrauch und CPLD hat einen vergleichsweise geringeren Stromverbrauch.
5. FPGA basiert auf RAM, während CPLD auf EEPROM basiert.
6. FPGA ist teurer und CPLD ist billiger.
7. FPGA eignet sich für komplexe Anwendungen. Andererseits ist CPLD besser für einfachere Anwendungen geeignet.
8. In Bezug auf die Leistung hat FPGA eine vorhersagbare Leistung, die unabhängig vom internen Routing ist, während CPLD eine Leistung hat, die vom Routing abhängt.

Bibliographie

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

Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023