Az FPGA és a CPLD közötti különbség

A programozható logikai chipek két típusa a Field Programmable Gate Array (FPGA) és a Complex Programmable Logic Device (CPLD). Az előbbi egy "finom szemcsés" eszköz, míg az utóbbi nagyobb blokkokra épül. A két típusnak különböző erősségei és gyengeségei vannak. Míg az FPGA-k jobbak az egyszerű alkalmazásokhoz, addig a CPLD-k ideálisak az összetett algoritmusokhoz.

A CPLD egy programozható ASIC eszköz

A CPLD egy programozható IC-eszköz, amely egy makrocellából áll. A makrocella ÉS tömböket és flip-flopokat tartalmaz, amelyek a kombinációs logikai funkciót egészítik ki. Az ÉS-mátrix egy terméktermet generál, amely a CPLD kimenete. A termékterminus száma egyben a CPLD kapacitását is jelzi. Hasonlóképpen, egy AND-OR tömb minden metszéspontban egy programozható biztosítékkal rendelkezik.

A CPLD-ket hardverleíró nyelv segítségével lehet programozni. Ezek a nyelvek szoftverek írására és tesztelésére használhatók. Egy mérnök például írhat egy hardverleíró nyelvet (HDL) egy CPLD számára, amelyet egy CPLD olvashat. A kód ezután letöltődik a chipbe. A CPLD chipet ezután tesztelik, hogy megbizonyosodjanak a működőképességéről, és az esetleges hibákat a kapcsolási rajz vagy a hardverleíró nyelv átdolgozásával lehet kijavítani. Végül a prototípust el lehet küldeni a gyártásba.

A CPLD alkalmasabb az algoritmusokhoz

A CPLD-k olyan nagyméretű integrált áramkörök, amelyek számos összetett algoritmus megvalósítására alkalmasak. A CMOS EPROM és EEPROM programozási technológiák kombinációját használják, és nagy sűrűségük és alacsony energiafogyasztásuk jellemzi őket. Nagy sűrűségű architektúrájuk lehetővé teszi számukra a rendkívül nagy sebességű és nagy sűrűségű működést. A CPLD-k rendkívül összetettek is, nagyszámú belső alkatrészük van.

A CPLD-k gyorsabbak és kiszámíthatóbbak, mint az FPGA-k. Mivel konfigurálásukhoz elektromosan törölhető programozható, csak olvasható memóriát (EEPROM) használnak, a rendszer indításakor a chipen belül is konfigurálhatók, ellentétben az FPGA-kkal, amelyeknek külső, nem-illékony memóriára van szükségük a bitfolyam táplálásához. Ez teszi a CPLD-ket számos alkalmazásban alkalmasabbá az algoritmusok számára, mint az FPGA-kat.

A CPLD biztonságosabb

Az FPGA-k és a CPLD-k között van néhány alapvető különbség. Az FPGA-k programozható logikából állnak, míg a CPLD-k rugalmasabb struktúrát használnak. A CPLD-k kevesebb programozható funkcióval rendelkeznek, de még mindig könnyebb őket programozni. A CPLD-ket gyakran egyetlen, több makrocellából álló chipként építik fel. Minden makrocellának van egy megfelelő kimeneti pinje.

Az első jelentős különbség a kétféle chip között az órajelek generálásának módja. A CPLD-k használhatnak egyetlen külső órajelforrást vagy több egyedi órajelgeneráló chipet. Ezek az órajelek meghatározott fázisviszonyokkal rendelkeznek, és a chip programozási teljesítményének javítására használhatók. Egy CPLD többféleképpen programozható, és a terv többször is módosítható, ha szükséges.

A CPLD-knek alacsonyabbak a teljes tulajdonlási költségei is. Ez a tényező olcsóbbá teszi a gyártásukat. A CPLD-k számos különböző alkalmazásban használhatók. Egy CPLD például tartalmazhat sok diszkrét alkatrészt, de tartalmazhat több programozható logikai elemet is. Ez növeli a rugalmasságot.

A CPLD olcsóbb

Egy CPLD költséghatékonyabb, mint egy FPGA, bár az FPGA-knak vannak bizonyos korlátai. A CPLD-k kisebb mérete miatt az áramkörök nem annyira determinisztikusak, ami bonyolíthatja az időzítési forgatókönyveket. Mindazonáltal az FPGA-knak számos előnye van, többek között a nagyobb rugalmasság és biztonság.

A CPLD-ket elektromosan törölhető, programozható, csak olvasható memóriával lehet programozni, ellentétben az FPGA-kkal, amelyek statikus véletlen hozzáférésű memóriára támaszkodnak. Ennek eredményeképpen a CPLD-k a rendszer indítása során konfigurálhatják magukat, míg az FPGA-kat külső, nem felejtő memóriából kell újrakonfigurálni. A CPLD-k emellett energiatakarékosabbak és hőtakarékosabbak, mint az FPGA-k.

A CPLD komplex programozható logikai makrocellákból áll, amelyeket összekapcsolási mátrix kapcsol össze. Ez a mátrix rekonfigurálható, és képes támogatni a nagyméretű, nagy sebességű logikai terveket. A CPLD tipikus felhasználási területe az FPGA-k konfigurációs memóriája, például rendszerbetöltő. A CPLD nem illékony memóriával rendelkezik, míg az FPGA-k külső memóriát használnak a konfiguráció betöltéséhez.

A CPLD alkalmasabb az időzítési logikára

A CPLD egy olyan integrált áramkör, amely több feladatot is képes ellátni. Rugalmasságát és programozhatóságát növeli a Logic Doubling architektúra, amely mikrocellánként dupla retesz funkciót tesz lehetővé. Ez a technológia kisebb méretű eszközt tesz lehetővé, amely bőséges helyet biztosít a revíziók számára. A CPLD-k több funkciót képesek ellátni, mint egy hagyományos CMOS, beleértve a több független visszacsatolást, a több útválasztási erőforrást és az egyedi kimeneti engedélyezést.

A CPLD-k rugalmasabbak a hagyományos logikánál, mivel nincs szükségük külső konfigurációs memóriára. Az FPGA-kkal ellentétben a CPLD-k EEPROM-ot használnak, egy nem illékony memóriát, amely a rendszer kikapcsolása esetén is megőrzi a konfigurációt.