Ein Prozessor ist ein Computerchip, der Berechnungen durchführt. Es trifft alle logischen Entscheidungen, die zu den Aufgaben eines Computers gehören, von den einfachsten wie dem Öffnen von Fenstern bis hin zu den komplexesten wie dem Fertigstellen einer 3D-Animation.
Aus diesem Grund wird der Prozessor das Gehirn des Computers genannt. Über ein Motherboard ist Ihr Prozessor mit allen anderen Komponenten Ihres Systems verbunden.
Es ist die Aufgabe eines Prozessors, Eingabedaten zu empfangen, zu verarbeiten und Ausgabedaten bereitzustellen. FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) und Mikrocontroller sind die beiden häufigsten Prozessoren.
Key Take Away
- FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) sind rekonfigurierbare integrierte Schaltungen mit programmierbaren Logikblöcken, die eine hochgradig parallele Verarbeitung ermöglichen. Gleichzeitig sind Mikrocontroller Ein-Chip-Computer mit fester Architektur, die für bestimmte Aufgaben ausgelegt sind.
- FPGAs bieten eine schnellere Leistung und größere Flexibilität im Design, sind jedoch teurer und verbrauchen mehr Strom als Mikrocontroller.
- Mikrocontroller eignen sich für einfache, kostengünstige Anwendungen, während FPGAs ideal für komplexe Hochleistungsaufgaben sind, die eine Anpassung oder schnelles Prototyping erfordern.
FPGA vs. Mikrocontroller
Die Differenz zwischen FPGA und Mikrocontroller besteht darin, dass FPGA keine definierte Hardwarestruktur hat und sich am besten für Aufgaben eignet, die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erfordern. Im Gegensatz dazu verfügen Mikrocontroller über eine Hardwarestruktur, die sich am besten für die Ausführung grundlegender Aufgaben eignet.
FPGAs sind integrierte Schaltkreise, die Benutzer je nach ihren Anforderungen anpassen können. Sie bestehen aus mehreren Logikblöcken, die einfach mit Hochbeschreibungssprachen konfiguriert werden können.
Dieser Prozessor besteht aus Logik-, Ein-/Ausgabe- und konfigurierbaren Logikblöcken.
Mikrocontroller sind im Wesentlichen eigenständige Minicomputer. Mehrere Ein-/Ausgabegeräte sind auf einem kleinen Chip montiert, der Speicher und a enthält CPU.
Sie sind für die Verwaltung von Komponenten wie Sensoren, Speicher, Display usw. innerhalb des Systems verantwortlich.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | FPGA | Mikrocontroller |
|---|---|---|
| Definition | FPGAs sind flexibler, da sie eine Neuprogrammierung sowohl der Hardware als auch der Firmware ermöglichen. | Mikrocontroller sind für einfache Aufgaben gedacht, die keine so hohe Rechenleistung erfordern. |
| Flexibilität | Die Programmierung ist leichter zugänglich und nimmt weniger Zeit in Anspruch. | Mikrocontroller sind weniger flexibel, da sie nur eine Neuprogrammierung der Firmware ermöglichen. |
| In Bearbeitung | FPGAs sind zur Parallelverarbeitung fähig. | Mikrocontroller sind auf sequentielle Verarbeitung beschränkt. |
| Energieverbrauch | FPGAs können Parallelverarbeitung durchführen. | Der Mikrocontroller kann nur eine sequentielle Verarbeitung durchführen. |
| Kosten | FPGAs sind teurer in der Implementierung. | Mikrocontroller sind relativ kostengünstig zu implementieren. |
| Programmierung | Die Programmierung ist etwas kompliziert und zeitaufwändig. | Die Programmierung ist einfacher und nimmt weniger Zeit in Anspruch. |
Was ist ein FPGA?
FPGAs sind integrierte Schaltkreise, die jederzeit an die Benutzeranforderungen angepasst werden können. Eine Hochbeschreibungssprache kann zur einfachen Konfiguration von Logikblöcken verwendet werden.
Dieser Prozessor verfügt über verschiedene Komponenten, darunter Logikblöcke, Eingabe-/Ausgabeblöcke und konfigurierbare Logikblöcke.
FPGAs bewältigen Aufgaben, die eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und Komplexität erfordern. FPGAs bieten eine größere Flexibilität, da sie in Hardware und Firmware neu programmiert werden können.
FPGAs ermöglichen eine parallele Verarbeitung, indem sie identische Vorgänge gleichzeitig ausführen, da Tausende von Steuerlogikblöcken gleichzeitig arbeiten.
Dadurch künstliche Intelligenz und Bildbearbeitung einfach. FPGAs verbrauchen viel Energie. Daher wird es nicht für Aufgaben empfohlen, die schnell Energie verbrauchen.
Programmierung und FPGA ist etwas kompliziert und zeitaufwändig, da der Benutzer jedes Programm von Grund auf neu schreiben muss. Die Kosten für die Implementierung von FPGAs sind hoch.
Was ist ein Mikrocontroller?
Ein Mikrocontroller ist im Wesentlichen ein winziger Computer. Die Ein- und Ausgabegeräte sind auf einem kleinen Chip montiert, der Speicher und eine CPU enthält.
Sie sind für die Verwaltung von Komponenten wie Sensoren, Speicher, Displays usw. im System verantwortlich.
Mikrocontroller werden mit höheren Sprachen programmiert, z JavaScript, Python und C. Durch die Verwendung dieser Sprachen; Mikrocontroller können anderen Komponenten Anweisungen zum Betrieb geben.
Mikrocontroller sind für einfache Aufgaben konzipiert, die keine so hohe Rechenleistung erfordern. Da nur die Firmware neu programmiert werden kann, sind Mikrocontroller weniger flexibel.
Ihre Umsetzung ist relativ kostengünstig. Mikrocontroller sind auf die sequentielle Verarbeitung beschränkt. Somit werden die Befehle, die der Benutzer gibt, zeilenweise verarbeitet.
Da dies viel Zeit in Anspruch nimmt, ist die Ausführung einer Aufgabe auf einem Mikrocontroller etwas langsam. Aus diesem Grund wird die Ausführung anspruchsvoller Aufgaben nicht empfohlen.
Die Programmierung von Mikrocontrollern ist einfach, da der Benutzer einige vorgefertigte Pakete erwerben kann. Jedes Programm ist darauf ausgelegt, eine bestimmte Funktion auszuführen.
Die Programmierung eines Mikrocontrollers wird leichter zugänglich und weniger zeitaufwändig.
Hauptunterschiede zwischen FPGA und Mikrocontroller
- FPGAs eignen sich am besten für komplexe Aufgaben, die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erfordern, während Mikrocontroller für einfache Aufgaben verwendet werden, die keine hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten erfordern.
- An FPGA verfügt über ein hohes Maß an Flexibilität, sodass ein Benutzer seine Hardware und Firmware neu programmieren kann. Im Gegensatz dazu ist die Flexibilität eines Mikrocontrollers begrenzt, da der Benutzer lediglich die Firmware neu programmieren muss.
- FPGAs können parallel verarbeiten, während Mikrocontroller auf die sequentielle Verarbeitung beschränkt sind.
- FPGAs benötigen viel Strom für den Betrieb, während Mikrocontroller mit relativ geringer Leistung betrieben werden können.
- FPGAs sind zeitaufwändig und kompliziert zu programmieren, daher kostet ihre Implementierung mehr, während Mikrocontroller relativ billig implementiert werden können, da die Programmierung viel einfacher ist.
Letzte Aktualisierung: 13. Juli 2023
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Sandeep Bhandari hat einen Bachelor of Engineering in Computers von der Thapar University (2006). Er verfügt über 20 Jahre Erfahrung im Technologiebereich. Er interessiert sich sehr für verschiedene technische Bereiche, darunter Datenbanksysteme, Computernetzwerke und Programmierung. Sie können mehr über ihn auf seinem lesen Bio-Seite.
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