FPGA

FPGA (Field Programmable Gate Array)

Field Programmable adalah rangkaian digital yang dapat diprogram ulang.

Gate array adalah gerbang logika yang dapat di interkoneksi sehingga bisa  di konfigurasi antara yang satu dengan yang lain. Jadi, FPGA  adalah rangkaian digital yang dapat diprogram ulang yang memiliki gerbang logika yang dapat di interkoneksi sehingga bisa di konfigurasi antara yang satu dengan yang lain.

Kegunaan FPGA , yaitu :

• Pakai teknologi ASIC dan custom silicon (berada di trafo).
• DSP (Digital Sinyal Processing) atau Mikroprosesor.
• Embedded mikrocontroler digunakan untuk tugas khusus atau special job sebagai saklar.
• Fisakal layer communication sebagai interkonek atau glue.
• Record figureble computing untuk akserelasi hardware dan hard simulation.

 Sifat atau kelebihan dari FPGA :

• Program dapat disusun ulang berkali-kali.
• FPGA dapat di download ulang oleh program tanpa batas.
• Bersifat volatile tergantung dengan catu daya.
• Hamper semua rangkaian terimplementasi di dalamn chip.
• Lebih murahdalam jangka besar/kecil, lebih cepat dalam desain rangkaian.

Komponen FPGA secara umum :

 

Keterangan :

A = CLB (Configure Logic Blok)

B = IO Blok

C = Programmable Interconect

Z = Ram Blok

 

·         CLB gunanya untuk memproses segala bentuk rangkaian logika yang dibuat oleh user.

·         IO Blok yaitu Interfase antara eksternal pin device dan Internal user logic.

·         Programmable Interconect yaitu menghubungkan CLB satu antara CLB lainnya fungsinya sebagai saklar.

Isi CLB terdiri dari :

·         1 buah LUT (Look Up Table)

·         1 buah D flip flop

·         Multiplexer 2 to 1

Pengertian dari isi CLB :

•  LUT  adalah sejenis RAM berkapasitas kecil untuk yang berperan untuk implementasi funsi-fungsi logika. Ciri-cirinya mempunyai 4 buah input.

•   D flip flop / Data flip flop / Bistable multivibrator. Merupakan suatu rangkaian sel biner yang mempunyai 2 buah output saling berkebalikan keadaannya. Fungsi D flip flop sebagai rangkaian logika sekuensial dimana didalamnya terdapat memory / clocking (pewaktu).

• Multiplexer 2 to 1. Piranti digital yang bekerja sebagai saklar yang menghubungkan data dari n masukan ke sebuah saluran.

FPGA bisa disebut juga :

·         Semacam prototyping atau pemodelan rangkaian digital. Mempunyai software simulasi Xilinx.

·         Sebagai prosesor atau embedded controller.

·         Sebagai mesin komputasi. Hanya bias melakukan fungsi tertentu saja. Contohnya adalah trafo sebagai pengaturan silicon.

Kekurangan FPGA  adalah belum bisa menggantikan prosesor computer saat ini, tetapi suatu saat akan ada.

 

Perusahaan yang memproduksi FPGA :

•  Xilinx

•  Altera

• Cypress

•   Actel

• Lattice

• Quick logic

• Plessey

Xilinx mempunyai beberapa turunan yaitu Spartan, Virtex, XC 3000, XC 4000, XC 5000, XC 7000 (perbedaan ada diantara seberapa banyak CLB).

XC7000 bisa dipengaruhi oleh CLB dan banyaknya inputan.

Jika ukuran FPGA lebih besar maka CLB bertambah tetapi jika LUT bertambah tidak mempengaruhi.

Isi dari LUT ada 4 Slices :

Slices 1 berisi :

-          SR (Shift Register)

-          RAM dan Input = 4

Masing – masing 1 slices bias terdapat 1 multiplexer dan isi dari multiplexer adalah RAM, SR, dan Informasi inputan. Sedangkan kalau XC 7000 terdapat 2 multiplexer.

 

RAM  X SR

16  x 8 bit                                            

32  x 4 bit

64  x 2 bit

128 x 1 bit

ALUR PERANGCANGAN DARI FPGA

Bahasa Pemrograman :

1. ABEL
2. CUPL
3. JEDEC
4. PHDL
5. PERILOCK

PROSES IMPLEMENTASI FPGA :

1. Diimplementasikan secara CAD (Computere Aided Design)
2. Mulai dengan design entry
3. Masuk ke logik optimation (memodifikasi ekspresi boolean untuk mengoptimalkan penggunaan logic)
4. Teknologi Mapping. Mentransformasikan dari ekpresi boolean ke dalam bentuk sirkuit pada FPGA Logic Blok
5. Placement. Penempatan algoritma yang digunakan ke masing-masing blok
6. Routing Software yaitu mengatur wair segment (PI) dan menentukan programmer swiches untuk menghubungkan antar blok
7. Programming Unit yaitu Mengkonfigurasi chip setelah Placement dan Routting tuntas