CPLDとFPGAの違い

の FPGA そして CPLD デバイスは、回路密度と速度を得るために作成されました。 ASIC (特定用途向け集積回路) ただし、プログラマブルデバイスの場合は所要時間が短くなります。 FPGA と CPLD の主な違いは、FPGA には CPLD よりも多くのロジックリソースがあり、CPLD の方が単純で相互接続が少ないことです。 FPGA と CPLD を分離する際には、主に 2 つの要素が考慮されます。 1 つ目は、そのアーキテクチャと、さまざまな論理関数を実装する方法です。 2 つ目は、ハードウェアに利用される特定の半導体技術です。

この記事では、次の違いについて学びます。 CPLD そして FPGA 。ただし、違いについて説明する前に、CPLD と FPGA について、それぞれの長所と短所を理解する必要があります。

CPLDとは何ですか?

CPLD の略語です 「複雑なプログラマブルロジックデバイス」 。デジタルシステムの実行を支援する集積回路です。 CPLD はプログラム可能な機能ブロックで構成されており、各ブロックには マクロセル 。 CPLD の主な構成要素はマクロセルです。機能ブロックの I/O は、 グローバル相互接続マトリックス (GIM) 。機能ブロック間の接点を変更することは不可能であるため、この相互接続マトリックスは再構成可能です。これらの機能ブロックは論理ゲートの集合に相当します。

ラテックスフォントサイズ

CPLD を設計するときは、プログラミング技術、I/P 機能、および機能ブロックの機能を考慮することが重要です。一般に、CPLD は不揮発性で利用が簡単で、安価です。

CPLD には、さまざまな IC パッケージタイプとロジックファミリがあります。 CPLD の電源電圧、スタンバイ電流、動作電流、消費電力も異なります。さらに、これらはさまざまなメモリ容量とメモリサポートオプションで利用できます。メモリは通常、ビットまたはメガビットで測定され、メモリのサポートには次のものが含まれます。 ROM、RAM そして デュアルポートRAM 。また、 FIFO (先入れ先出し) そして LIFO (後入れ後出し) 記憶、そして CAM (連想メモリ) 。

CPLDのコンポーネント

CPLD にはさまざまなコンポーネントがあります。 CPLD の主なコンポーネントの一部は次のとおりです。

CPLD の長所と短所

CPLD にはさまざまな利点と欠点があります。 CPLD の主な利点と欠点は次のとおりです。

利点

設計が簡単です。
開発コストが低いのが特徴です。
基板面積の削減に役立ちます。
高い信頼性を実現します。

短所

これは、より複雑なプログラマブルロジックデバイスです。

FPGAとは何ですか?

FPGA の略語です 「フィールドプログラマブルゲートアレイ」 。これは、プログラマブルな相互接続を介してリンクされた構成可能な論理ブロックのマトリックスで構成される半導体デバイスです。 FPGA は、製造後、要件を満たすように再プログラムされる場合があります。現在の FPGA にはおよそ 330000 論理ブロック 1100 I/O 。

ユーザーは、 ハードウェア記述言語 (HDL) 回路を設計して構成します。その後、AND ゲートのような単純なゲートを実行することも、マルチコアプロセッサのような複雑なシステムを実行することもできます。すべての設定をメインメモリに保存します。その結果、停電によりこれらの構成がすべて削除される可能性があります。

ああ、ジャワ

FPGAのコンポーネント

FPGAにはさまざまなコンポーネントがあります。 FPGA の主なコンポーネントは次のとおりです。

FPGAの長所と短所

FPGAにはさまざまなメリットとデメリットがあります。 FPGA の主な利点と欠点は次のとおりです。

利点

FPGA IC は広く入手可能であり、HDL コードを使用して迅速にプログラムできます。その結果、ソリューションがより迅速に市場に提供されるようになります。
FPGA 設計では、ソフトウェアが配線、配置、タイミングを処理します。手動による関与が少なくなります。このデザインフローでは、時間のかかる複雑なプレイスとルーター、フロアプランニング、タイミング解析が不要になります。
FPGA はロジックレベルでプログラムできる機能を備えています。その結果、より高速で並列的な信号処理が実装される可能性があります。 CPU にとって実行は困難です。
重要な作業が伴う ASIC 開発とは異なります。 NRE（非経常費用） FPGA 開発は、ツールが安価で NRE がないため、安価になります。
FPGA は、いつでもソフトウェアレベルでプログラムできます。その結果、FPGA IC は無制限に再プログラムまたは再利用できるようになります。 FPGA は離れた場所からプログラムすることもできます。

短所

消費電力が高く、プログラマは FPGA での電力最適化をほとんど制御できません。
FPGA はプロトタイピングや少量生産に最適です。作成するFPGAの数が増えると、製品あたりのコストも増加します。
FPGA プログラミングには、デジタルシステムの基本だけでなく、VHDL/Verilog プログラミング言語にも精通している必要があります。プログラミングは、プロセッサベースの機器で使用されるものほど単純ではありません。エンジニアはシミュレーションツールの使用方法も学ぶ必要があります。
FPGA を選択して設計に採用すると、開発者は FPGA IC 上に存在するリソースを使用する必要があるため、設計のサイズと機能が制限されます。このような問題を回避するには、最初から適切な FPGA を選択する必要があります。

CPLD と FPGA の主な違い

両者の間にはさまざまな重要な違いがあります。 CPLD そして FPGA 。 CPLD と FPGA の主な違いは次のとおりです。

CPLDはComplex Programmable Logic Deviceの略称です。これに対し、FPGA は Field Programmable Gate Array の略称です。
CPLD は、デジタルシステムの実行を支援する集積回路です。対照的に、FPGA は、主に顧客または開発者が製造後にカスタマイズするために作成される集積回路です。
FPGA には最大で次のものを含めることができます。 100,000 小さな論理ブロック。対照的に、CPLD は数千の論理ブロックしか保存できません。
FPGA は複雑なアプリに適しています。対照的に、CPLD はより単純なアプリに適しています。
FPGA は消費電力が大きくなります。対照的に、CPLD は消費電力が低くなります。
パフォーマンスの面では、FPGA は内部配線に依存しない安定したパフォーマンスを提供します。対照的に、CPLD はルーティングに基づいて予測できないパフォーマンスを発揮します。
CPLD は、パル。一方、FPGA は ゲートアレイ 。
FPGA は、以下に基づいたデジタルロジックチップです。ラム。対照的に、CPLD は EEPROMベース 。
FPGA はファイングレインとして分類されます。対照的に、CPLD は粗粒です。
CPLD は不揮発性メモリを備えているため、FPGA よりも強力な保護が提供されます。
CPLD の遅延は、FPGA よりも大幅に予測可能です。

CPLD と FPGA の直接比較

ここでは、CPLD と FPGA の直接の比較を学習します。 CPLD と FPGA の主な違いは次のとおりです。

特徴	CPLD	FPGA
完全形	CPLDはComplex Programmable Logic Deviceの略称です。	FPGAはField Programmable Gate Arrayの略称です。
意味	デジタルシステムの実行を支援する集積回路です。	主に顧客や開発者が製造後にカスタマイズするために作られる集積回路です。
フリップフロップの比率	FPGA よりもフリップフロップ比が低くなります。	CPLD よりも高いフリップフロップ比を備えています。
密度	密度は低から中程度です。	中密度から高密度です。
構造が似ている	PALと同等です。	ゲートアレイに似ています。
ロジックブロック	数千の論理ブロックしか保存できない場合があります。	最大 100,000 個の小さな論理ブロックが含まれる場合があります。
消費電力	消費電力が大きくなります。	消費電力が低くなります。
に基づく	EEPROMをベースとしています。	それはRAMに基づいています。
料金	FPGAよりも安価です。	CPLDより高価です。
建築	粗粒に分類されます。	細粒に分類されます。
アプリケーション	より単純なアプリに適しています。	複雑なアプリに適しています。
安全	FPGA よりも高いセキュリティを提供します。	CPLD よりもセキュリティが低くなります。
パフォーマンス	そのパフォーマンスはルーティングによって異なります。	内部ルーティングに依存しない安定したパフォーマンスを提供します。
ボラティリティ	電源を切ってもデータは失われません。	電源が切れるとデータが失われる可能性があります。

結論

FPGA は、より複雑で柔軟性が高く、オンチップ RAM、クロック管理、DSP 演算、乗算器などの機能を備えています。一方、CPLD は FPGA よりも消費電力が少なく、FPGA デバイスは次のような設計で頻繁に使用される可能性が高くなります。変更が適用されます。対照的に、CPLD デバイスは、単純なグルーロジックが必要な場合や、アプリにインスタントオン回路が必要な場合に使用されます。これは、FPGA が外部 ROM から構成をロードするため、最初は低速で動作するためです。