Equipo: 2 los indestructibles Investigación sobre FPGA´sy Tarjetas de desarrollo Alejandro Lopez Gomez Marco Antonio Valdez Sánchez Omar Alejandro Guzman Alonso Alejandro Perez Garcia ¿Que es un FPGA? FPGA es el acrónimo de Field Programmable Gate Arrays y no es más que una serie de dispositivos basados en semiconductores a base de matrices de bloques lógicos configurables o CLB, donde además se conectan través de lo que en el sector se denomina como interconexiones programables. Desarrollo FPGA La tecnología FPGA es una de las arquitecturas más completas y flexibles para el desarrollo de aplicaciones de alto rendimiento. Con esta tecnología es posible diseñar sistemas y/o dispositivos a medida sobre un único chip, en menos tiempo y a un menor costo, utilizando sofisticados sistemas de simulación y circuitos integrados programables. Desarrollo FPGA El desarrollo de soluciones completas comprende el desarrollo del sistema completo a partir del análisis de los requisitos, definición de la arquitectura, diseño de prototipos, validación del diseño y soporte durante la integración. La programación de una FPGA se suele realizar mediante lenguajes de descripción de hardware (HDL), aunque también se puede realizar mediante esquemas. Características Como podemos intuir, la principal característica de un FPGA es la flexibilidad. Esto viene dado por su naturaleza, donde un ingeniero podría descargar un archivo para un FPGA en concreto y modificar el comportamiento del mismo mediante cambios en dicho fichero. Este apartado también implica que en muchos casos se pueden hacer cambios físicos sin hacer modificaciones costosas en la placa que lo soporta. La segunda característica que portan los FPGA es la aceleración. Cuando hablamos de aceleración tenemos que definir tres escenarios totalmente distintos: fabricación, diseño y aceleración en sí misma. Características Su principal característica y ventaja es que pueden ser reprogramados para un trabajo específico o cambiar sus requisitos después de haberse fabricado. El inventor de esta tecnología fue Xilinx, el cual ha evolucionado dicha tecnología hasta convertirla en un nuevo concepto a tener en cuenta en ciertos entornos de trabajo. ● Aeroespacial. ● Audio. ● Automotriz. ● Broadcast. ● Electrónica. ● Centros de datos. ● Computación de alto rendimiento. ● Industrial y médica. Fabricantes de FPGA’s Fabricantes de dispositivos programables (FPGAs) ● ● ● ● ● ● Xilinx - FPGAs basadas en SRAM Altera - FPGAs basadas en SRAM Microsemi (ex Actel) - FPGAs basadas en Flash y OTP, de bajo consumo y espaciales Lattice Semiconductors Cypress PSoC - Logica programable con bloques analógicos Quicklogic Fabricante Xilinx Como proveedor líder de todos los dispositivos lógicos totalmente programables, Xilinx ostenta la cartera de costo optimizado más amplia de FPGA, SoC, MPSoC y 3DIC de la industria. Las soluciones de Xilinx cuentan con una inteligencia de software integrada superior, optimizaciones de hardware y conectividad para proporcionar sistemas diferenciados, conectados e inteligentes que sean adecuados para una gran variedad de aplicaciones, las cuales van desde aprendizaje automático y tecnología inalámbrica 5G hasta computación en la nube y IoT industrial. Fabricante Altera Altera Corporation (NASDAQ: ALTR) es un fabricante líder de dispositivos lógicos programables. Es uno de los valores que integran los índices bursátiles NASDAQ-100 y S&P 500 Altera es uno de los pioneros de la lógica programable, siguiendo líderes notables anteriores como Signetics y MMI en la introducción de PLDs. Altera desarrolla algunas características que están orientadas hacia capacidad de sistemas en chips programables (SOPC). Algunos de los ejemplos más recientes incluyen memoria embebida, procesadores embebidos, y transceptores de alta velocidad. El éxito en lanzamientos de productos de 130nm y 90nm son buenos casos de estudio. Fabricante Altera Los procesadores soft-core Nios II y Nios de Altera y los dispositivos HardCopy II y HardCopy están extendiendo el alcance de Altera en el mercado, y coloca a esta empresa en el mundo de los procesadores embebidos y ASICs estructuradas respectivamente. Altera e Intel anunciaron el 1 de junio de 2015 que llegaron a un acuerdo para que Intel adquiera Altera. Altera ofrece también el software Quartus II, dirigido al diseño y simulación de circuitos lógicos. Fabricante Actel Actel Corporation (antes NASDAQ:ACTL) ahora Microsemi fue una fábrica americana de matrices de puertas lógicas programables en campo (FPGAs por su siglas en inglés) de volátiles y de baja potencia, FPGAs de señal mixta y soluciones de lógica programable. Su casa central estaba en Mountain View (California) pero tenía oficinas en todo el mundo. Actel Corporation fue adquirida por Microsemi. Fabricante Actel El portfolio de FPGAs de Actel está basado en dos tipos de tecnologías: FPGAs basados en antifusibles (las familias Axcelerator, SX-A, eX y MX) y FPGAs basados en flash (las familias Fusion, PolarFire, IGLOO y ProASIC3) Los FPGAs antifusibles de Actel han sido conocidos por su no volatibilidad y seguridad. Las familias basadas en flash incluyen las mismas características pero son también reprogramables y de baja potencia. Tipos de FPGA La empresa Xilinx ofrece al mercado dos tipos de FPGAs: una de bajo costo, performance media y otra de alto costo, performance alta-muy alta. La primera se denomina la familia de los FPGA Spartan, y la segunda los FPGA Virtex. A su vez, y debido a la gran competitividad del mercado, estas familias se van renovando cada dos o tres años. Tal es así que, por ejemplo, la familia Spartan fué evolucionando como Spartan, Spartan 2, Spartan 3 y la recientemente lanzada Spartan 6. Del mismo modo para la Virtex, comenzando con Virtex, Virtex-E, Virtex 2, Virtex 2Pro, Virtex 4, Virtex 5 y la reciente Virtex 6. Tarjeta De Desarrollo Altera Fpga Cycloneii Ep2c5t144 es una tarjeta de desarrollo con los componentes básicos para iniciarse en el mundo de los FPGAs. Así como los CPLD, los FPGA pueden lograr lo que los microcontroladores como los presentes en las tarjetas Arduino, no pueden hacer: procesamiento paralelo verdadero, esto abre la puerta para muchas posibilidades. Con esta tarjeta FPGA puede desarrollar proyectos desde un control con compuertas lógicas, máquinas de estados, procesamiento de señales serial y paralelo real, cálculos matemáticos, emulación de procesadores y más. Precio: $499.00 Fpga Xilinx Spartan3 Xk2f3 La generación Spartan®-3 de FPGA ofrece una selección de cinco plataformas, cada una de las cuales ofrece un equilibrio exclusivo de costo optimizado de lógica programable, conectividad e IP dura dedicada para sus aplicaciones de bajo costo. precio: $1,400 Fpga: Tarjeta De Desarrollo Xilinx Spartan 6 Xc6slx16 + 32mb Los dispositivos Spartan®-6 ofrecen características de conectividad líderes en la industria, como altas relaciones de lógica a clavija, empaquetado de factor de forma pequeño, procesador suave MicroBlaze ™ y una diversa cantidad de protocolos de E / S compatibles. Ideal para una amplia gama de aplicaciones de puente avanzadas que se encuentran en el consumidor, el infoentretenimiento automotriz y la automatización industrial. precio: $1,750 Bibliografía ● Willy. (2021). Links - FPGAs en español. Fpga.com.ar. http://www.fpga.com.ar/3.htm ● ALTERA FPGA / CPLD | Newark México. (2020). Newark.com. https://mexico.newark.com/c/computadoras-embebidas-educacion-tarjetas-de-fabricante/fpgacpld?brand=altera ● Colaboradores de los proyectos Wikimedia. (2020, June 12). Actel. Wikipedia.org; Wikimedia Foundation, Inc. https://es.wikipedia.org/wiki/Actel ● Colaboradores de los proyectos Wikimedia. (2007, November 24). Altera. Wikipedia.org; Wikimedia Foundation, Inc. https://es.wikipedia.org/wiki/Altera ● López, J. (2019, October 25). Qué es un FPGA: características y utilidad de este tipo de componente. HardZone; HardZone. https://hardzone.es/reportajes/que-es/fpga-caracteristicas-utilidad/ ● Spartan-6 FPGA Family. (2021). Xilinx. https://www.xilinx.com/products/silicon-devices/fpga/spartan- 6.html
