FPGA: erinevus redaktsioonide vahel

[[Pilt:Altera StratixIVGX FPGA.jpg|thumbpisi|300px|Altera Stratix IV GX FPGA]]

'''FPGA''' (''field-programmable gate array'', väliprogrammeeritav väravamassiiv või '''programmeeritav ventiilmaatriks''') on [[integraallülitus]], mille tootja on disaininud nii, et selle lülituse täpse [[Konfiguratsioon (informaatika)|konfiguratsiooni]] saab määrata ehk programmeerida kasutaja.

FPGA koosneb programmeeritavatest loogikakomponentidest, mida kutsutakse loogikaplokkideks, ja seadistatavatest vaheühendustest, mille abil saab loogikaplokke ühendada. Loogika plokke saab panna tegema keerulisi funktsioone aga ka lihtsaid loogilisi tehteid nagu näiteks [[AND]] ja [[XOR]]. Sageli on FPGA loogikaplokkides ka mäluelemendid, mis võivad olla lihtsad [[Triger|trigeridtriger]]id või keerulisemad mäluüksused.<ref name="FPGA" />

Lisaks digitaalsetele funktsioonidele on mõnel FPGA-l võimalused ka [[analoogelektroonika]] jaoks. Enamasti saab programaatiliselt muuta kiibi jalal oleva signaali muutumise kiirust ja väljundvoolu tugevust. Sageli on kiipi integreeritud ka analoogsignaali [[komparaator]]eid (võrdlejaid). Leidub ka seadmeid, milles on olemas nii [[Analooganaloog-digitaalmuundur|analoog-digitaalmuundurid]]id kui ka [[Digitaaldigitaal-analoogmuundur|digitaal-analoogmuundurid]]id, mis lubavad FPGA-l käituda nagu [[süsteemikiip]].<ref name="lBRK3" />

Üldiselt koosneb loogikaplokk (CLB või LAB) mõnest '''loogikarakust'''. Tüüpiline loogikarakk koosneb 4 sisendiga [[otsingutabel|otsingutabelist]]ist, [[täisliitja]]st ja D-tüüpi [[Triger|flip-flopist]] nagu all näidatud. Otsingutabel on joonisel jagatud kaheks 3 sisendiga otsingutabeliks. Tavarežiimis on need läbi vasakul oleva [[multipleksor]]i kombineeritud üheks 4 sisendiga otsingutabeliks. Aritmeetikarežiimis söödetakse nende väljundid liitjale. Režiimi saab valida keskmise multipleksori programmeerimise abil. Väljund võib olla sünkroonne või asünkroonne sõltuvalt joonisel paremal asuva multipleksori programmeerimisest. Praktikas kasutatakse tervet või osa täisliitjast otsingutabeli funktsioonina, et ruumi säästa.<ref name="rvDCi" /><ref name="otMMI" /><ref name="2gCdK" />

[[Pilt:FPGA cell example.png|400px|thumbpisi|center|Lihtsustatud näidis loogikarakust]]

Hiljutine trend on viia traditsiooniline FPGA edasi ja ühendada see mikroprotsessori ja teiste lisaseadmetega, et moodustada [[süsteemikiip]]. Näiteks sellistest hübriidtehnoloogiatest võib tuua [[Xilinx]] Virtex-II PRO ja Virtex-4 seadmed, kus on üks või rohkem [[PowerPC]] protsessorit FPGA [[loogikakangas]]se integreeritud. [[Atmel]]<nowiki/>i FPSLIC on veel üks selline seade, mis kasutab AVR-i protsessorit koos Atmeli programmeeritava loogikaarhitektuuriga.

FPGA konfiguratsioon määratakse tavaliselt [[riistvara kirjeldamise keel|riistvara kirjeldamise keelega]]ega (''hardware description language'' – HDL). See kirjeldus on sarnane keelega, millega kirjeldatakse [[Rakendusespetsiifiline integraallülitusi|rakendusespetsiifilisi integraallülitusi]] (''application-specific integrated circuit'' – ASIC). FPGA abil on võimalik teostada iga loogilist funktsiooni, mis rakendus-spetsiifilises integraallülituses võib eksisteerida.<ref name="AoWz7" />

Et määrata FPGA käitumine, peab kasutajal olema [[riistvara kirjeldamise keel|riistvara kirjeldamise keelega]]ega (''hardware description language'' – HDL) või elektriskeemiga disain. HDL on parem vorm, kui on vaja töötada suurte struktuuridega, sest seal saab neid nummerdada, mitte ei pea igat väikest osa käsitsi joonistama. Aga visualiseerimiseks on parem kasutada skeemi.

Kõige tavalisemad HDL-id on '''VHDL''' ja '''Verilog'''. Kuid HDL-id on tavaliselt suhteliselt keerulised ja seda võrreldakse oma raskusastme poolest [[Assemblerkeel|assemblerkeelegaassemblerkeel]]ega.