FPGA とマイクロコントローラー: 違いと比較

プロセッサは、計算を実行するコンピューター チップです。 ウィンドウを開くなどの最も単純なものから、3D アニメーションの完成などの最も複雑なものまで、すべてコンピューターのタスクであるすべての論理的な決定を行います。

これが、プロセッサーがコンピューターの頭脳と呼ばれる理由です。 マザーボードを使用して、プロセッサをシステムの他のすべてのコンポーネントに接続します。

入力データを受信し、それを処理し、出力データを提供するのがプロセッサの仕事です。 FPGA (フィールド プログラマブル ゲート アレイ) とマイクロコントローラーは、すべてのプロセッサーの中で最も一般的な XNUMX つの選択肢です。

主要な取り組み

1. FPGA (Field-Programmable Gate Array) は、プログラマブル ロジック ブロックを備えた再構成可能な集積回路であり、高度な並列処理を可能にします。 同時に、マイクロコントローラは、特定のタスク用に設計された固定アーキテクチャを備えたシングルチップ コンピュータです。
2. FPGA は、より高速なパフォーマンスと優れた設計の柔軟性を提供しますが、マイクロコントローラーよりも高価であり、より多くの電力を消費します。
3. マイクロコントローラはシンプルで低コストのアプリケーションに適しており、FPGA はカスタマイズやラピッド プロトタイピングを必要とする複雑で高性能なタスクに最適です。

FPGA vs マイクロコントローラー

違い FPGA マイクロコントローラーとは、FPGA には定義されたハードウェア構造がなく、高い処理速度が必要なタスクに最適です。 対照的に、マイクロコントローラーは、基本的なタスクの実行に最適なハードウェア構造を備えています。

FPGA は、ユーザーが要件に基づいてカスタマイズできる集積回路です。 これらは、高記述言語を使用して簡単に構成できるいくつかの論理ブロックで構成されています。

このプロセッサは、ロジック、入出力、および構成可能なロジック ブロックで構成されます。

マイクロコントローラーは本質的にはそれ自体がミニコンピューターです。 いくつかの入出力デバイスが小さなチップに実装されており、メモリや CPU.

システム内のセンサー、メモリ、ディスプレイなどのコンポーネントの管理を担当します。 

比較表

比較のパラメータ	FPGA	マイクロコントローラ
定義	FPGA はハードウェアとファームウェアの両方を再プログラミングできるため、より柔軟です。	マイクロコントローラーは、それほど高いレベルの処理能力を必要としない単純なタスクを実行するためのものです。
柔軟性	プログラミングはより簡単で、時間もかかりません。	マイクロコントローラーは、ファームウェアの再プログラミングしかできないため、柔軟性が低くなります。
処理	FPGA は並列処理が可能です。	マイクロコントローラは順次処理に限定されています。
消費電力	FPGA は並列処理を実行できます。	マイコンは逐次処理しかできません。
費用	FPGA は実装コストが高くなります。	マイクロコントローラは比較的安価に実装できます。
プログラミング	プログラミングは少し複雑で時間がかかります。	プログラミングは簡単で、時間もかかりません。

FPGAとは何ですか？

FPGA は、ユーザーの要件に基づいていつでもカスタマイズできる集積回路です。 高記述言語を使用して論理ブロックを簡単に構成できます。

このプロセッサには、論理ブロック、入出力ブロック、構成可能な論理ブロックなどのさまざまなコンポーネントがあります。

FPGA は、高い処理速度と複雑さを必要とするタスクを処理します。 FPGA はハードウェアとファームウェアで再プログラムできるため、柔軟性が高まります。

FPGA では、数千の制御ロジック ブロックが同時に動作するため、同じ操作を同時に実行することで並列処理が可能になります。

これは作る 人工知能 画像加工も簡単。 FPGA は多くのエネルギーを消費します。 したがって、電力を急速に消費するタスクにはお勧めできません。

プログラミング FPGA ユーザーがすべてのプログラムを最初から作成する必要があるため、少し複雑で時間がかかります。 FPGA の実装コストは高くなります。

マイクロコントローラーとは何ですか？

マイクロコントローラーは本質的にはそれ自体が小さなコンピューターです。 入出力デバイスは、メモリと CPU を含む小さなチップに実装されています。

システム内のセンサー、メモリ、ディスプレイなどのコンポーネントの管理を担当します。

マイクロコントローラーは、次のような高級言語を使用してプログラムされます。 JavaScriptを、Python、および C。これらの言語を使用することにより、 マイクロコントローラーは他のコンポーネントの動作を指示できます。 

マイクロコントローラーは、そのような高レベルの処理能力を必要としない単純なタスクを処理するように設計されています。 ファームウェアの再プログラムしかできないため、マイクロコントローラは柔軟性に欠けます。

それらの実装は比較的安価です。 マイクロコントローラーは逐次処理に限定されます。 したがって、ユーザーが入力したコマンドを一度に XNUMX 行ずつ処理します。

これは完了するまでに長い時間がかかるため、マイクロコントローラーでタスクを実行すると少し時間がかかります。 このため、強力なタスクを実行することはお勧めできません。

ユーザーは既成のパッケージを購入できるため、マイクロコントローラーのプログラミングは簡単です。 各プログラムは特定の機能を実行するように設計されています。

マイクロコントローラーのプログラミングがより簡単になり、時間が短縮されます。

FPGA とマイクロコントローラの主な違い

1. FPGA は高い処理速度を必要とする複雑なタスクに最適ですが、マイクロコントローラーは高い処理速度を必要としない単純なタスクに使用されます。
2. An FPGA は高い柔軟性を備えており、ユーザーはハードウェアとファームウェアを再プログラムできます。 対照的に、マイクロコントローラーはユーザーがファームウェアを再プログラムするだけで済むため、柔軟性が限られています。
3. FPGA は並列処理が可能ですが、マイクロコントローラーは逐次処理に限定されます。
4. FPGA は動作に多くの電力を必要としますが、マイクロコントローラは比較的低電力で動作できます。
5. FPGA はプログラミングに時間がかかり複雑であるため、実装コストが高くなりますが、マイクロコントローラはプログラミングがはるかに簡単であるため、比較的安価に実装できます。

参考文献

1. https://www.mdpi.com/608460
2. https://openarchive.nure.ua/handle/document/4955

最終更新日 : 13 年 2023 月 XNUMX 日