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FPGA शब्द फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे के लिए है और यह एक प्रकार का है अर्धचालक तर्क चिप जिसे PLD के समान लगभग किसी भी तरह का सिस्टम या डिजिटल सर्किट बनने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। पीएलडीएस सैकड़ों गेटों तक सीमित हैं, लेकिन एफपीजीए हजारों गेटों का समर्थन करते हैं। एफपीजीए आर्किटेक्चर का कॉन्फ़िगरेशन आमतौर पर एक भाषा का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जाता है, अर्थात, एचडीएल (हार्डवेयर विवरण भाषा) जो एक एएसआईसी (एप्लीकेशन स्पेसिफिक इंटीग्रेटेड सर्किट) के लिए उपयोग किए जाने वाले के समान है।

फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरे

FPGAs एक निश्चित कार्य ASIC प्रौद्योगिकी जैसे मानक कोशिकाओं पर कई लाभ प्रदान कर सकते हैं। आम तौर पर, एएसआईसी को निर्माण करने में महीनों लगते हैं और डिवाइस प्राप्त करने के लिए उनकी लागत हजारों डॉलर होगी। लेकिन, FPGAs एक सेकंड से भी कम समय में तैयार किए जाते हैं, लागत कुछ डॉलर से लेकर एक हज़ार डॉलर तक होगी। FPGA का लचीला स्वरूप एक महत्वपूर्ण कोस्टिन क्षेत्र, बिजली की खपत और देरी पर आता है। जब एक मानक सेल ASIC की तुलना में एक FPGA को 20 से 35 गुना अधिक क्षेत्र की आवश्यकता होती है, और गति का प्रदर्शन ASIC की तुलना में 3 से 4 गुना धीमा होगा। इस लेख में एफपीजीए मूल बातें और एफपीजीए आर्किटेक्चर मॉड्यूल के बारे में वर्णन किया गया है जिसमें आई / ओ पैड, लॉजिक ब्लॉक और स्विच मैट्रिक्स शामिल हैं। FPGAs VLSI के नए ट्रेंडिंग क्षेत्रों में से कुछ हैं। इसलिए, इनका उपयोग किया जाता है इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग के छात्रों के लिए वीएलएसआई आधारित परियोजनाएं ।

“यागी एंटीना कैसे काम करता है ”

FPGA वास्तुकला

सामान्य FPGA वास्तुकला में तीन प्रकार के मॉड्यूल होते हैं। वे I / O ब्लॉक या पैड हैं, स्विच मैट्रिक्स / इंटरकनेक्शन तारों और कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक ब्लॉक (CLB)। मूल FPGA आर्किटेक्चर में लॉजिक ब्लॉक के दो आयामी एरर्स होते हैं, जो यूजर के लिए लॉजिक ब्लॉक के बीच इंटरकनेक्शन को व्यवस्थित करने के लिए एक साधन है। एक FPGA आर्किटेक्चर मॉड्यूल के कार्यों की चर्चा नीचे दी गई है:

सीएलबी (कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक ब्लॉक) में डिजिटल लॉजिक, इनपुट्स, आउटपुट शामिल हैं। यह उपयोगकर्ता तर्क को लागू करता है।
उपयोगकर्ता तर्क को लागू करने के लिए इंटरकनेक्शंस लॉजिक ब्लॉक के बीच दिशा प्रदान करते हैं।
तर्क के आधार पर, स्विच मैट्रिक्स इंटरकनेक्ट्स के बीच स्विचिंग प्रदान करता है।
I / O पैड विभिन्न अनुप्रयोगों के साथ संचार करने के लिए बाहरी दुनिया के लिए उपयोग किया जाता है।

FPGA वास्तुकला

लॉजिक ब्लॉक में है एमयूएक्स (मल्टीप्लेक्स) , D फ्लिप फ्लॉप और LUT। LUT संयोजन तार्किक कार्यों को लागू करता है MUX का उपयोग चयन तर्क के लिए किया जाता है, और D फ्लिप फ्लॉप LUT का आउटपुट संग्रहीत करता है

FPGA का मूल बिल्डिंग ब्लॉक लुक अप टेबल आधारित फंक्शन जनरेटर है। LUT में इनपुट की संख्या 3,4,6 से भिन्न होती है, और प्रयोगों के बाद भी 8। अब, हमारे पास अनुकूली LUTs हैं जो दो फ़ंक्शन जनरेटर के कार्यान्वयन के साथ एकल LUT प्रति दो आउटपुट प्रदान करते हैं।

FPGA लॉजिक ब्लॉक

Xilinx Virtex-5 सबसे लोकप्रिय FPGA है, जिसमें एक लुक अप टेबल (LUT) शामिल है जो MUX के साथ जुड़ा हुआ है, और एक फ्लिप फ्लॉप जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है। वर्तमान एफपीजीए में लगभग सैकड़ों या हजारों विन्यास योग्य तर्क ब्लॉक हैं। FPGA को कॉन्फ़िगर करने के लिए, मॉडलसिम और Xilinx ISE सॉफ्टवेयर्स का उपयोग बिटस्ट्रीम फाइल बनाने और विकास के लिए किया जाता है।

अनुप्रयोगों के आधार पर FPGAs के प्रकार

फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरेज़ को लो-एंड FPGAs, मिड-रेंज FPGAs और हाई-एंड FPGAs जैसे अनुप्रयोगों के आधार पर तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है।

“प्रत्यावर्ती धारा कैसे काम करती है ”

FPGAs के प्रकार

लो एंड एफपीजीए

इस प्रकार के FPGAs को कम बिजली की खपत, कम तर्क घनत्व और प्रति चिप कम जटिलता के लिए डिज़ाइन किया गया है। निम्न अंत FPGAs के उदाहरण हैं एल्टर से साइक्लोन परिवार, Xilinx से स्पार्टन परिवार, माइक्रोसेमी से फ्यूजन परिवार और लटिस सेमीकंडक्टर से Mach XO / ICE40।

मिड रेंज एफपीजीए

इस प्रकार के FPGAs निम्न-अंत और उच्च-अंत FPGAs के बीच इष्टतम समाधान हैं और इन्हें प्रदर्शन और लागत के बीच संतुलन के रूप में विकसित किया जाता है। मिड रेंज एफपीजीए के उदाहरण हैं एल्टारा से अररिया, ज़्लिनिक्स से आर्टिक्स -7 / किनटेक्स -7 श्रृंखला, माइक्रोसेमी से आईजीएल 002 और लटिस सेमीकंडक्टर से ईसीपी 3 और ईसीपी 5 श्रृंखला।

उच्च अंत FPGAs

इस प्रकार के FPGAs तर्क घनत्व और उच्च प्रदर्शन के लिए विकसित किए जाते हैं। उच्च अंत FPGAs के उदाहरण हैं, एल्टर से एक स्ट्रेटिक्स परिवार, Xilinx से वीरटेक्स परिवार, सिंक्रोनिक्स से स्पीडस्टर 22i परिवार और माइक्रोसेमी से PROASIC3 परिवार।

“निक कैसे काम करता है ”

FPGA के अनुप्रयोग:

FPGAs ने पिछले एक दशक में तेजी से वृद्धि हासिल की है क्योंकि वे अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयोगी हैं। एक FPGA के विशिष्ट अनुप्रयोग में डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग, जैव सूचना विज्ञान, उपकरण नियंत्रक, सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो, यादृच्छिक तर्क, ASIC प्रोटोटाइप, चिकित्सा इमेजिंग, कंप्यूटर हार्डवेयर अनुकरण, कई SPLDs को एकीकृत करना शामिल है, आवाज़ पहचान , क्रिप्टोग्राफी, फ़िल्टरिंग और संचार एन्कोडिंग और कई और अधिक।

आमतौर पर, FPGAs विशेष ऊर्ध्वाधर अनुप्रयोगों के लिए रखे जाते हैं जहां उत्पादन की मात्रा छोटी होती है। इन कम-वॉल्यूम अनुप्रयोगों के लिए, शीर्ष कंपनियां प्रति यूनिट हार्डवेयर लागतों में भुगतान करती हैं। आज, नए प्रदर्शन की गतिशीलता और लागत ने व्यवहार्य अनुप्रयोगों की सीमा को बढ़ा दिया है।

FPGA के अनुप्रयोग

कुछ और सामान्य FPGA अनुप्रयोग हैं: एयरोस्पेस और रक्षा, मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक्स, ASIC प्रोटोटाइप, ऑडियो, मोटर वाहन, प्रसारण, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, वितरित मौद्रिक प्रणाली, डेटा केंद्र, उच्च निष्पादन कम्प्यूटिंग, औद्योगिक, चिकित्सा, वैज्ञानिक उपकरण, सुरक्षा प्रणालियां , वीडियो और इमेज प्रोसेसिंग, वायर्ड संचार, वायरलेस संचार ।

FPGA आधारित परियोजना के विचार:

अंतिम वर्ष के इंजीनियरिंग छात्रों के लिए वेरिलॉग एचडीएल और वीएचडीएल के साथ प्रयोग करने के लिए एफपीजीए-आधारित परियोजना विचारों की एक सूची यहां दी गई है। इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं के विचारों की सूची FPGA के आधार पर नीचे दिया गया है:

FPGA आधारित परियोजना विचार

FPGA पर आधारित सुरक्षा लॉगिन प्रणाली
FPGA आधारित डिजिटल हियरिंग एड CHIP
एक FPGA आधारित रियल टाइम इमेज फीचर एक्सट्रैक्शन आर्किटेक्चर
FPGA आधारित डिजाइन और Mp4 Decoders का कार्यान्वयन
FPGA आधारित ट्रैफिक सिग्नल कंट्रोल सिस्टम डिज़ाइन और सुधार
कॉर्डिक एलगोरिदम का उपयोग करके पल्स कम्प्रेशन के लिए FPGA आधारित हाई फ्रीक्वेंसी कैरियर जनरेशन
मैक्रो गेट और मिक्स्ड LUT के साथ प्रोग्रामेबल लॉजिक ब्लॉक डिजाइन और सिंथेसिस
एक विशिष्ट डीएसपी कार्य के लिए आवेदन विशिष्ट निर्देश सेट प्रोसेसर डिज़ाइन, कार्यान्वयन और अध्ययन
WCDMA अपलिंक रिसीवर के लिए सिंक्रोनाइज़ेशन यूनिट डिज़ाइन और कार्यान्वयन
IEEE 802.16e के लिए FFT एल्गोरिथ्म का FPGA कार्यान्वयन (मोबाइल वाईमैक्स)
FPGA आधारित डिजाइनिंग GPS (ग्लोबल पोज़िशनिंग सिस्टम) -जीएसएम (मोबाइल के लिए ग्लोबल सिस्टम) मोबाइल नेविगेटर
अंतरिक्ष वेक्टर PWM (पल्स चौड़ाई मॉडुलन) तीन-स्तरीय कन्वर्टर्स के लिए: एक लैब व्यू कार्यान्वयन
उच्च निष्पादन एंबेडेड प्रसंस्करण के लिए प्रोग्रामेबल मल्टी प्रोसेसर प्लेटफॉर्म का डिज़ाइन और कार्यान्वयन
उच्च प्रदर्शन प्रोसेसर अनुकूलन विस्तार और FPGAs के लिए सुधार
लैब ओरिएंट FPGA का उपयोग करके फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल डेवलपमेंट एंड इवैलुएशन
में प्रत्यक्ष डिजिटल आवृत्ति संश्लेषण FPGAs
उच्च निष्पादन एंबेडेड प्रसंस्करण के लिए डिज़ाइन और प्रोग्राम मल्टी-प्रोसेसर प्लेटफॉर्म
FPGA का उपयोग करके फील्ड प्रोग्रामेबल काउंटर एरे के स्पेस एक्सप्लोरेशन का डिजाइन और एकीकरण
न्यूट्रिनो ट्रैक डिटेक्शन के लिए आइसक्यूब टेलीस्कोप का एक एफपीजीए कार्यान्वयन
फर्मवेयर में 3 डी डिस्प्ले की छवि इंटरपोलेशन
MIMO क्षेत्र प्रणाली वास्तुकला और कार्यान्वयन
सुपरस्लेकर पावर एफिशिएंट एफएफटी (फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म) आर्किटेक्चर
रैखिक प्रतिक्रिया पारी रजिस्टर (LFSR) कम बिजली BIST के लिए बिजली अनुकूलन

इस लेख पर अपना बहुमूल्य समय व्यतीत करने के बाद, हम मानते हैं कि, आपको FPGA वास्तुकला के बारे में एक अच्छा विचार आया है और FPGA आधारित परियोजना के विचारों में से अपनी पसंद के प्रोजेक्ट विषय का चयन करने के बारे में, और आशा है कि आपको किसी भी विषय को लेने के लिए पर्याप्त आत्मविश्वास है। सूची से। इन परियोजनाओं के बारे में अधिक जानकारी और सहायता के लिए, आप नीचे दिए गए टिप्पणी अनुभाग में हमें लिख सकते हैं।

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