FPGA vs Mikrokontroler vs Mikroprosesor: Perbedaan dan Perbandingan

Grafik pertumbuhan teknologi di dunia elektronik berpotensi meningkat. Sebaliknya, sirkuit terintegrasi telah mengubah dunia elektronik. Baik itu komputer, handphone, atau peralatan rumah tangga lainnya, sebut saja sudah menjadi bagian wajib dalam rumah tangga. Semua karena ukurannya yang kecil dan sirkuit terintegrasi (IC) yang murah. Tiga IC terkenal, FPGA, Mikrokontroler, dan Mikroprosesor, menggerakkan dunia elektronik di sekitar mereka.

Pengambilan Kunci

1. FPGA sangat dapat disesuaikan, memungkinkan pemrosesan paralel dan konfigurasi perangkat keras yang dapat diprogram ulang.
2. Mikrokontroler mengintegrasikan prosesor, memori, dan periferal dalam satu chip, menjadikannya ideal untuk sistem tertanam berdaya rendah.
3. Mikroprosesor adalah CPU tujuan umum berkinerja tinggi yang memerlukan komponen eksternal, seperti memori dan perangkat input/output.

FPGA vs Mikrokontroler vs Mikroprosesor

FPGA adalah sirkuit terintegrasi yang memberikan fleksibilitas tetapi memiliki ruang terbatas. Mikroprosesor adalah perangkat elektronik yang melakukan operasi aritmatika dan logika tetapi memiliki daya pemrosesan yang terbatas. Mikrokontroler adalah chip terintegrasi tunggal yang terbatas pada tugas yang dihubungkan dengannya.

FPGA singkatan dari array gerbang yang dapat diprogram bidang. Ini adalah sirkuit terintegrasi dengan gerbang logika yang dapat diprogram ulang oleh pengguna sesuai kebutuhannya. Oleh karena itu nama field-programmable digunakan. Itu FPGA dikonfigurasi menggunakan bahasa deskripsi perangkat keras (HDL).

Mikrokontroler juga disebut komputer kecil pada satu chip IC. Ini berisi inti prosesor tunggal atau ganda dengan memori dan periferal yang dapat diprogram. Ide di balik desain mikrokontroler adalah aplikasinya dalam bentuk tertanam.

Mikroprosesor juga merupakan prosesor komputer chip tunggal dengan kontrol pemrosesan data dan logika. Mikroprosesor mengelola fungsi yang dilakukan oleh unit pemrosesan pusat. Ini berisi sirkuit aritmatika, logika, dan kontrol untuk melakukan tugas yang diperlukan.

Tabel perbandingan

Parameter Perbandingan	FPGA	Mikrokontroler	Mikroprosesor
Pelaksanaan tugas	FPGA mengeksekusi semua tugas secara paralel	Mikrokontroler menjalankan tugas satu per satu	Mikroprosesor mengeksekusi tugas secara berurutan
Peripherals	Tidak ada periferal bawaan tetapi berisi gerbang logika	Periferal bawaan	Tidak ada periferal bawaan
Fleksibilitas tugas	Dapat melakukan tugas apa pun	Melakukan tugas tertentu	Melakukan tugas tertentu
Struktur perangkat keras	Tidak tetap	Tetap	Tetap
Kekuatan pemrosesan	High	Medium	Terbatas

Apa itu FPGA?

FPGA adalah singkatan dari array gerbang yang dapat diprogram lapangan. Ini adalah sirkuit terintegrasi yang digunakan di banyak perangkat elektronik. Seperti namanya, IC ini dapat diprogram ulang. Pengguna dapat mengonfigurasinya sesuai dengan tugas yang diperlukan.

FPGA memiliki beberapa gerbang logika. Ini dapat berfungsi sebagai gerbang logika sederhana, misalnya AND dan XOR, dan juga dapat dikonfigurasi untuk melakukan fungsi kompleks dengan kombinasi. Sebagian besar FPGA menyertakan elemen memori.

FPGA dapat memulai pengembangan perangkat lunak sistem secara paralel dengan perangkat keras. Mereka dapat mengaktifkan simulasi kinerja sangat awal dalam pengembangan. Mereka juga memungkinkan banyak percobaan sistem dan iterasi desain sebelum arsitektur final.

Pengguna, dalam bentuk HDL bahasa deskripsi hardware atau desain skematik, mendefinisikan perilaku FPGA. HDL cocok untuk struktur besar, sementara skema memungkinkan visualisasi desain dan modulnya lebih mudah.

Rancangan FPGA disimulasikan pada beberapa tahap dalam aliran rancangan. FPGA dapat digunakan untuk memecahkan masalah yang dapat dihitung. Mereka lebih cepat untuk beberapa alasan aplikasi karena sifatnya yang berfungsi paralel.

Apa itu Mikrokontroler?

Mikrokontroler adalah sirkuit terpadu chip tunggal. Memori seperti RAM feroelektrik, flash NOR, atau ROM OTP juga disertakan dalam chip. Sejumlah kecil RAM juga dapat ditemukan.

Mikrokontroler dirancang untuk aplikasi tertanam. Ini digunakan dalam perangkat yang dikontrol secara otomatis. Misalnya, perangkat medis implan, sistem kontrol mesin mobil, peralatan, mesin kantor, remote control, mainan, perkakas listrik, dan perangkat tertanam lainnya.

 Mikrokontroler memiliki memori bawaan, dan perangkat input/output, yang membuat ukurannya lebih kecil dan ekonomis untuk mengontrol lebih banyak perangkat. Mikrokontroler populer dan ekonomis dalam pengumpulan data, penginderaan, dan penggerak sebagai perangkat tepi.

Mikrokontroler memiliki konsumsi daya yang rendah. Mereka dapat beroperasi pada frekuensi serendah 4 kHz. Umumnya, mereka dapat mempertahankan fungsinya selama menunggu acara. Mereka cocok untuk aplikasi baterai yang tahan lama. Hanya beberapa mikrokontroler yang memiliki fitur konverter digital-ke-analog (DAC). Ini memungkinkan prosesor untuk mengeluarkan sinyal analog atau level voltase.

Apa itu Mikroprosesor?

Mikroprosesor adalah chip komputer dengan sirkuit terintegrasi tunggal atau ganda. Itu dapat menafsirkan dan menjalankan instruksi pemrograman dan melakukan operasi aritmatika juga.

Ini adalah prosesor yang digerakkan oleh jam yang menerima data biner sebagai input, kemudian memproses data ini sesuai dengan instruksi yang tersimpan di memorinya dan memberikan output dalam bentuk biner. Mereka mengandung logika kombinasional dan logika digital berurutan.

IC ini diproduksi oleh proses fabrikasi metal-oxide-semiconductor (MOS) yang sangat otomatis. Mereka memiliki harga satuan yang rendah dan keandalan yang meningkat karena koneksi yang lebih rendah gagal.

Ada banyak barang yang tidak berhubungan dengan komputer dan masih memiliki mikroprosesor. Ini termasuk peralatan rumah tangga, kendaraan dan aksesorinya, mainan, sakelar/peredup lampu, perkakas dan instrumen, pemutus arus listrik, alarm asap, kemasan baterai, dan komponen audio/visual.

Karena kapasitas mikroprosesor meningkat, ia hampir membuat bentuk komputer lain hilang dari pasar komputer.

Perbedaan Utama Antara FPGA dan Mikrokontroler dan Mikroprosesor

1. FPGA adalah sirkuit yang dapat diprogram lapangan, sedangkan mikrokontroler dan mikroprosesor tidak.
2. FPGA dapat melakukan banyak tugas sesuai kebutuhan pengguna, sedangkan mikrokontroler dan mikroprosesor hanya dapat melakukan tugas tertentu yang dikonfigurasi oleh pabrikan.
3. Mikrokontroler dapat dibangun dengan sistem hemat daya, sedangkan mikroprosesor dan FPGA tidak memiliki fitur seperti itu.
4. FPGA diprogram menggunakan VHDL, dan mikrokontroler diprogram menggunakan C atau C++, dan mikroprosesor diprogram menggunakan bahasa rakitan.
5. Konsumsi daya FPGA adalah yang tertinggi dibandingkan dengan mikrokontroler dan mikroprosesor.

Referensi

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6708541/
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141933199000630

Terakhir Diperbarui : 29 Juli 2023