FPGA vs CPLD: Diferença e Comparação

Muitas pessoas, principalmente estudantes e iniciantes, ficam confusas na hora de escolher entre FPGA e CPLD, pois ambos são chips lógicos digitais bastante conhecidos. No entanto, sua arquitetura interna difere em vários parâmetros.

Principais lições

1. Os FPGAs são mais flexíveis e complexos que os CPLDs, permitindo projetos mais complexos e maior desempenho.
2. Os CPLDs são mais baratos que os FPGAs e possuem uma arquitetura mais simples, tornando-os ideais para projetos de pequeno a médio porte.
3. FPGAs e CPLDs usam blocos lógicos programáveis ​​para implementar funções lógicas personalizadas, mas FPGAs têm mais blocos lógicos e maior capacidade.

FPGA x CPLD

A diferença entre FPGA e CPLD é que o FPGA (Field Programmable Gate Array) tem uma arquitetura complexa, que é considerada de grão fino, enquanto o CPLD (Complex Programming Logic Design) tem uma arquitetura mais simples, de grão grosso.

FPGA é um chip de lógica de programação com uma arquitetura complexa e refinada. É baseado em RAM. É volátil, o que significa que, se a energia for desconectada, haverá perda de dados.

É comparativamente mais adequado para aplicações complexas. Também consome mais energia em comparação. Também é mais caro.

Por outro lado, o CPLD é projetado com a ajuda de EEPROM, e tem uma arquitetura simples e de granulação grossa. É mais adequado para aplicações mais simples.

É não volátil, o que significa que, se a energia for desconectada, não haverá perda de dados. Ele tende a consumir menos energia quando comparado ao FPGA.

Tabela de comparação

Parâmetros de comparação	FPGA	CPLD
Formulário completo	Matriz de porta programável em campo	Projeto Lógico de Programação Complexa
Arquitetura	Grão fino	Grão grosso
Densidade	Médio a alto	Baixo para médio
Consumo de energia	Alta	Médio
Custo	Caro	Barato
Baseado em	RAM	EEPROM
👍 Volatilidade	Pode perder os dados se a energia for desconectada.	A desconexão da energia não causará nenhuma perda de dados.
A proporção de flip-flops	Mais	Menos
Aplicações	Melhor para aplicações complexas	Melhor para aplicações mais simples
Performance	Um desempenho previsível que independe do posicionamento interno e do roteamento.	O desempenho depende do roteamento.

O que é FPGA?

FGPA significa Field-Programmable Gate Array, que é um chip lógico programável. Pode ser programado para fazer diferentes tipos de funções digitais.

É um circuito integrado especialmente projetado para ser configurado por clientes ou projetistas após a fabricação.

Ele fornece uma enorme quantidade de recursos lógicos e elementos de armazenamento que podem ajudar na criação de sistemas complexos. Sua arquitetura é considerada refinada. Isso permite que os chips tenham uma capacidade lógica maior.

Ele é composto de até 100,000 minúsculos blocos lógicos e também consiste em uma combinação de lógica, flip-flops e memória. É mais caro, mas pode ser mais acessível se você comprá-lo por portão.

É baseado em RAM, o que significa que requer alguns procedimentos especiais. Para programar um dispositivo, você deve primeiro descrever a 'função lógica' usando um computador. Isso resulta na criação de um arquivo binário que pode ser baixado no FPGA.

Os FPGAs usam uma ROM externa para carregar os dados de configuração e configurar a malha antes de começar a funcionar. Isso significa que haverá um atraso de tempo depois de iniciá-lo e antes de começar a funcionar.

Não é tão fácil prever eventuais atrasos nesta programação. Também consome mais energia. Também é comparativamente menos seguro. Seu desempenho depende do roteamento que foi implementado para uma determinada aplicação.

Os FPGAs tendem a usar armazenamento de configuração baseado em SRAM. Isso significa que é volátil. Os dados armazenados na memória podem ser perdidos se a energia for desconectada.

O que é CPLD?

CPLD significa Complex Programmable Logic Device. É um circuito integrado que pode ser usado para implementar sistemas digitais. Ele é projetado com a ajuda de memória somente leitura programável apagável eletricamente, mais comumente conhecida como EEPROM.

Sua arquitetura é menos complexa, o que a torna mais adequada para aplicações lógicas simples. Ele tem apenas alguns blocos lógicos, indo até 100. São tipos de dispositivos de granulação grossa.

Eles são não voláteis, o que significa que seus dados não serão perdidos se a energia for desconectada. Eles são mais baratos que os FPGAs e oferecem uma duração de entrada para saída mais rápida. Isso se deve à sua arquitetura simples.

Os CPLDs iniciam assim que você os liga. Os atrasos são previsíveis e a análise de tempo é mais fácil de fazer. Isso ocorre porque eles são mais simples e o número de interconexões é menor. Eles também têm um menor consumo de energia.

Eles são considerados mais seguros por causa de seu armazenamento de design embutido na memória não volátil. Seu desempenho é previsível e independente do posicionamento e roteamento interno. É adequado para projetos de baixa a média densidade.

Só pode ser reprogramado um número limitado de vezes. Ele fornece recursos lógicos mínimos. Eles são mais adequados em projetos de contagem de portões pequenos.

Principais diferenças entre FPGA e CPLD

1. FPGA significa Field Programmable Gate Array e CPLD significa Complex Programming Logic Design.
2. FPGA é um circuito integrado projetado especialmente para ser configurado por clientes ou projetistas após o processo de fabricação, enquanto o CPLD é um circuito integrado que pode ser usado para implementar sistemas digitais.
3. O FPGA é considerado um grão fino e o CPLD é um grão grosso.
4. FPGA tem maior consumo de energia, e CPLD tem um menor consumo de energia comparativamente.
5. FPGA é baseado em RAM, enquanto CPLD é baseado em EEPROM.
6. FPGA é mais caro e CPLD é mais barato.
7. FPGA é adequado para aplicações complexas. Por outro lado, o CPLD é melhor para aplicações mais simples.
8. Em termos de desempenho, o FPGA tem um desempenho previsível e independente do roteamento interno, enquanto o CPLD tem um desempenho que depende do roteamento.

Referências

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

Última atualização: 11 de junho de 2023