La gráfica de crecimiento tecnológico en el mundo electrónico ha aumentado potencialmente. Por el contrario, los circuitos integrados han transformado el mundo de la electrónica. Ya sean computadoras, teléfonos móviles u otros electrodomésticos, lo que sea, se han convertido en una parte obligatoria del hogar. Todo debido al tamaño pequeño y los circuitos integrados (CI) de bajo costo. Los tres famosos circuitos integrados, FPGA, microcontrolador y microprocesador, mueven el mundo electrónico a su alrededor.
Puntos clave
- Los FPGA son altamente personalizables, lo que permite el procesamiento en paralelo y configuraciones de hardware reprogramables.
- Los microcontroladores integran un procesador, memoria y periféricos en un solo chip, lo que los hace ideales para sistemas integrados de bajo consumo.
- Los microprocesadores son CPU de uso general y alto rendimiento que requieren componentes externos, como memoria y dispositivos de entrada/salida.
FPGA vs Microcontrolador vs Microprocesador
Los FPGA son circuitos integrados que brindan flexibilidad pero tienen un espacio limitado. El microprocesador es un dispositivo electrónico que realiza operaciones aritméticas y lógicas pero tiene un poder de procesamiento limitado. Un microcontrolador es un único chip integrado limitado a la tarea con la que está conectado.
FPGA significa matriz de puertas programables en campo. Es un circuito integrado con puertas lógicas que el usuario puede reprogramar según su requerimiento. Por lo tanto, se utiliza el nombre programable en campo. El FPGA se configura utilizando lenguaje de descripción de hardware (HDL).
Un microcontrolador también se denomina computadora pequeña en un solo chip IC. Contiene núcleos de procesador único o múltiple con memoria y periféricos programables. La idea detrás del diseño de microcontroladores es su aplicación en forma integrada.
Un microprocesador es también un procesador de computadora de un solo chip con control y lógica de procesamiento de datos. El microprocesador gestiona las funciones realizadas por la unidad central de procesamiento. Contiene circuitos aritméticos, lógicos y de control para realizar las tareas requeridas.
Tabla de comparación
| Parámetros de comparación | FPGA | Microcontroladores | Microprocesador |
|---|---|---|---|
| Ejecucion de tareas | FPGA ejecuta todas las tareas en paralelo | Los microcontroladores ejecutan tareas una a una | El microprocesador ejecuta las tareas en secuencia. |
| Periféricos | Sin periféricos integrados, pero contiene puertas lógicas | Periféricos incorporados | Sin periféricos incorporados |
| Flexibilidad de tareas | Puede realizar cualquier tarea | Realiza tareas específicas | Realiza tareas específicas |
| Estructura de hardware | No fijo | fijo | fijo |
| Poder de procesamiento | Alta | Medio | Limitada |
Que es FPGA?
FPGA significa matriz de puertas programables en campo. Es un circuito integrado utilizado en numerosos dispositivos electrónicos. Como su nombre indica, estos circuitos integrados son reprogramables. El usuario puede configurarlo de acuerdo con sus tareas requeridas.
FPGA tiene múltiples puertas lógicas. Estos pueden funcionar como puertas lógicas simples, por ejemplo, AND y XOR, y también pueden configurarse para realizar funciones complejas con combinaciones. La mayoría de los FPGA incluyen elementos de memoria.
Los FPGA pueden iniciar el desarrollo de software del sistema en paralelo con el hardware. Pueden habilitar la simulación de rendimiento muy temprano en el desarrollo. También permiten numerosas pruebas del sistema e iteraciones de diseño antes de la arquitectura final.
El usuario, en forma de lenguaje de descripción de hardware HDL o diseño esquemático, define el comportamiento de FPGA. HDL es adecuado para estructuras grandes, mientras que esquemático permite una visualización más fácil de un diseño y sus módulos.
El diseño de la FPGA se simula en múltiples etapas en un flujo de diseño. FPGA se puede utilizar para resolver cualquier problema computable. Son más rápidos para algunas aplicaciones debido a su naturaleza de funcionamiento paralelo.
¿Qué es el microcontrolador??
Un microcontrolador es un circuito integrado de un solo chip. Memoria como RAM ferroeléctrica, NOR flash o OTP ROM también está incluida en el chip. También se puede encontrar una pequeña cantidad de RAM.
Los microcontroladores están diseñados para aplicaciones integradas. Estos se utilizan en dispositivos controlados automáticamente. Por ejemplo, dispositivos médicos implantables, sistemas de control de motores de automóviles, electrodomésticos, máquinas de oficina, controles remotos, juguetes, herramientas eléctricas y otros dispositivos integrados.
Los microcontroladores tienen memoria incorporada y dispositivos de entrada/salida, lo que los hace de tamaño reducido y económicos para controlar más dispositivos. Los microcontroladores son populares y económicos en la recopilación, detección y actuación de datos como dispositivos de borde.
Los microcontroladores tienen un bajo consumo de energía. Pueden operar a frecuencias tan bajas como 4 kHz. Por lo general, pueden conservar su funcionalidad durante la espera de un evento. Son adecuados para aplicaciones de batería de larga duración. Solo algunos de los microcontroladores tienen la característica de un convertidor de digital a analógico (DAC). Esto permite que el procesador emita señales analógicas o niveles de voltaje.
¿Qué es el microprocesador??
Un microprocesador es un chip de computadora con uno o varios circuitos integrados. Puede interpretar y ejecutar instrucciones de programación y también realizar operaciones aritméticas.
Es un procesador controlado por reloj que acepta datos binarios como entrada, luego procesa estos datos de acuerdo con las instrucciones almacenadas en su memoria y da la salida en forma binaria. Contienen lógica combinacional y lógica digital secuencial.
Estos circuitos integrados se producen mediante un proceso de fabricación de semiconductores de óxido de metal (MOS) altamente automatizado. Tienen un precio unitario bajo y mayor confiabilidad debido a la menor falla de conexión.
Había muchos artículos que no estaban relacionados con la informática y aún tenían microprocesadores. Estos incluyen electrodomésticos, vehículos y sus accesorios, juguetes, interruptores/atenuadores de luz, herramientas e instrumentos, disyuntores eléctricos, detectores de humo, paquetes de baterías y componentes audiovisuales.
Dado que la capacidad del microprocesador está aumentando, casi ha dejado obsoletas las otras formas de computadoras del mercado de las computadoras.
Principales diferencias entre FPGA y microcontrolador y microprocesador
- FPGA es un circuito programable en campo, mientras que el microcontrolador y el microprocesador no lo son.
- FPGA puede realizar muchas tareas según los requisitos del usuario, mientras que el microcontrolador y el microprocesador solo pueden realizar tareas específicas configuradas por el fabricante.
- Los microcontroladores se pueden construir con un sistema de ahorro de energía, mientras que los microprocesadores y los FPGA carecen de esa característica.
- Los FPGA se programan usando VHDL, y los microcontroladores se programan usando C o C++, y los microprocesadores se programan usando lenguaje ensamblador.
- El consumo de energía de FPGA es el más alto en comparación con los microcontroladores y microprocesadores.
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6708541/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141933199000630
Última actualización: 29 julio, 2023
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Sandeep Bhandari tiene una Licenciatura en Ingeniería Informática de la Universidad de Thapar (2006). Tiene 20 años de experiencia en el campo de la tecnología. Tiene un gran interés en varios campos técnicos, incluidos los sistemas de bases de datos, las redes informáticas y la programación. Puedes leer más sobre él en su página de biografía.
