FPGA と CPLD: 違いと比較

多くの人、特に学生や初心者は、どちらもよく知られているデジタル ロジック チップであるため、FPGA と CPLD のどちらを選択するかについて混乱します。 ただし、それらの内部アーキテクチャはさまざまなパラメータで異なります。

主要な取り組み

1. FPGA は CPLD よりも柔軟で複雑であるため、より複雑な設計と高性能を実現できます。
2. CPLD は FPGA よりも安価で、アーキテクチャが単純であるため、小規模から中規模のデザインに最適です。
3. FPGA と CPLD はプログラマブル ロジック ブロックを使用してカスタム ロジック機能を実装しますが、FPGA にはより多くのロジック ブロックとより高い容量があります。

FPGA と CPLD

FPGA と CPLD の違いは、FPGA (フィールド プログラマブル ゲート アレイ) は複雑なアーキテクチャを持ち、これは細粒度と見なされますが、CPLD (複雑なプログラミング ロジック デザイン) はより単純なアーキテクチャ、つまり粗粒度を持ちます。

FPGA は、複雑で細粒度のアーキテクチャを備えたプログラミング ロジック チップです。 これはRAMに基づいています。 揮発性であるため、電源が切断されるとデータが失われます。

複雑なアプリケーションには比較的適しています。 また、比較してより多くの電力を消費します。 また、より高価です。

一方、CPLD は以下の助けを借りて設計されています。 EEPROMであり、単純な大まかなアーキテクチャを備えています。 より単純なアプリケーションに適しています。

不揮発性であるため、電源が切断されてもデータが失われることはありません。 FPGA と比較すると、消費電力が少ない傾向にあります。

比較表

比較のパラメータ	FPGA	CPLD
完全形	フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ	複雑なプログラミング論理設計
アーキテクチャ	細粒	粗粒度
密度	中から高	低〜中
消費電力	ハイ	M
費用	高価な	安い
に基づく	RAM	EEPROM
ボラティリティ（変動性）	電源が切断されると、データが失われる可能性があります。	電源を切断しても、データが失われることはありません。
フリップフロップの比率	その他	もっと少なく
アプリケーション	複雑なアプリケーションに適しています	より単純なアプリケーションに適しています
性能	内部の配置配線に依存しない予測可能なパフォーマンス。	パフォーマンスはルーティングに依存します。

FPGAとは何ですか？

FGPA は Field-Programmable Gate Array の略で、プログラマブル ロジック チップです。 さまざまなタイプのデジタル機能を実行するようにプログラムできます。

これは、製造後に顧客または設計者が構成するように特別に設計された集積回路です。

複雑なシステムの作成に役立つ大量のロジック リソースとストレージ エレメントを提供します。 そのアーキテクチャはきめが細かいと見なされます。 これにより、チップのロジック容量が大きくなります。

最大 100,000 個の小さなロジック ブロックで構成され、ロジック、フリップフロップ、およびメモリの組み合わせで構成されています。 より高価ですが、ゲートごとに購入すると、より手頃な価格になります。

これは RAM ベースであるため、いくつかの特別な手順が必要です。 デバイスをプログラムするには、まずコンピューターを使用して「論理関数」を記述する必要があります。 これにより、FPGA にダウンロードできるバイナリ ファイルが作成されます。

FPGA は、外部 ROM を使用して構成データをロードし、機能を開始する前にファブリックをセットアップします。 これは、開始してから作業を開始するまでに時間の遅延があることを意味します。

このプログラミングの遅延を予測するのはそれほど簡単ではありません。 また、より多くの電力を消費します。 また、安全性も比較的低くなります。 そのパフォーマンスは、特定のアプリケーション用に実装されたルーティングに依存します。

FPGA は、SRAM ベースの構成ストレージを使用する傾向があります。 揮発性であることを意味します。 電源を切ると、メモリーに保存されたデータが失われる場合があります。

CPLDとは？

CPLD は、Complex Programmable Logic Device の略です。 これは、デジタル システムの実装に使用できる集積回路です。 これは、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリを使用して設計されており、より一般的には EEPROM.

そのアーキテクチャはそれほど複雑ではないため、単純なロジック アプリケーションにより適しています。 論理ブロックは数個しかなく、最大で 100 個になります。これらは粗粒度タイプのデバイスです。

これらは不揮発性であるため、電源が切断されてもデータが失われることはありません。 これらは FPGA よりも安価で、入力から出力までの時間が短縮されます。 これは、その単純なアーキテクチャによるものです。

CPLD は、電源を入れるとすぐに起動します。 遅延は予測可能であり、時間分析はより簡単です。 これは、それらがより単純であり、相互接続の数が少ないためです。 また、消費電力も低くなっています。

不揮発性メモリ内に組み込まれた設計ストレージにより、より安全であると考えられています。 そのパフォーマンスは予測可能であり、内部の配置配線とは無関係です。 低密度から中密度の設計に適しています。

限られた回数だけ再プログラムできます。 最小限のロジック リソースを提供します。 これらは、ゲート数の少ない設計により適しています。

FPGA と CPLD の主な違い

1. FPGA は Field Programmable Gate Array の略で、CPLD は Complex Programming Logic Design の略です。
2. FPGA は、製造プロセス後に顧客または設計者が構成するように特別に設計された集積回路ですが、CPLD はデジタル システムの実装に使用できる集積回路です。
3. FPGA は細粒度、CPLD は粗粒度と見なされます。
4. FPGA は消費電力が高く、CPLD は比較的消費電力が低くなります。
5. FPGA は RAM に基づいていますが、CPLD は EEPROM に基づいています。
6. FPGA は高価で、CPLD は安価です。
7. FPGA は複雑なアプリケーションに適しています。 一方、CPLD は単純なアプリケーションに適しています。
8. パフォーマンスに関しては、FPGA は内部ルーティングに依存しない予測可能なパフォーマンスを備えていますが、CPLD はルーティングに依存するパフォーマンスを備えています。

参考文献

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

最終更新日 : 11 年 2023 月 XNUMX 日