FPGA: Dəyişdiriləbilən aparat texnologiyasının inqilabı

FPGA texnologiyasının yaranma tarixi və əhəmiyyəti

Dəyişdiriləbilən aparat sxemləri (FPGA) müasir elektron sistemlərin əsas daşıyıcılarından biridir. İnternet marşrutlayıcıları, simsiz baza stansiyaları, tibbi görüntüləmə cihazları və süni intellekt sistemləri kimi yüksək texnologiyalı məhsullarda istifadə olunur. 12 mart tarixində Kaliforniyanın San-Xose şəhərində yerləşən AMD kampusunda (keçmiş Xilinx qərargahı) FPGA-nın ilk nümunəsinin IEEE Milestone mükafatına layiq görülməsi mərasimi keçirildi.

FPGA texnologiyasının inkişafı aparat dizaynında yeni bir dövr açdı. Bu yenilik sayəsində mühəndislər yeni çip istehsal etmədən aparat sxemlərini birdəfəlik dəyişdirə bilirdilər. Bu isə inkişaf riskini azaldaraq, innovasiyaların sürətlə həyata keçirilməsinə şərait yaratdı. Xüsusilə, yarımkeçirici istehsalının bahalı olduğu dövrlərdə bu yenilik böyük əhəmiyyət kəsb edirdi.

Mərasimdə iştirak edənlər və çıxışlar

Mərasim IEEE Santa Klara Vadi Bölməsi tərəfindən təşkil edilmişdi. Tədbirdə yarımkeçirici sənayesinin nümayəndələri və IEEE rəhbərliyi iştirak etdi. Mərasimdə çıxış edənlər arasında IEEE və ACM-nin fəxri üzvü, müasir FPGA arxitekturasının formalaşmasında böyük rol oynamış Stephen Trimberger də var idi. O, aparatın proqramlaşdırıla bilən texnologiyaya çevrilməsi ideyasını dəstəkləyən çıxış etdi.

FPGA-nın inkişaf səbəbləri və üstünlükləri

FPGA-lar 1980-ci illərdə kompüter texnologiyalarında mövcud olan əsas problemə həll yolu kimi meydana çıxdı. Mikroprosessorlar proqramları ardıcıl icra etdikləri üçün çox çevik olsalar da, eyni zamanda çoxsaylı əməliyyat tələb edən tapşırıqlar üçün çox yavaş ola bilirdilər. Digər tərəfdən, təyinatlı inteqral sxemlər (ASIC) isə yalnız müəyyən bir tapşırığı yerinə yetirmək üçün nəzərdə tutulmuşdu. ASIC-lər yüksək effektivliyə malik olsalar da, inkişaf dövrü çox uzun idi və böyük qeyri-təkrar mühəndislik xərcləri tələb edirdi.

Jason Cong, Kaliforniya Universitetinin kompüter elmləri professoru və IEEE-nin fəxri üzvü, bu mövzuda belə fikir bildirib: "ASIC-lər ən yaxşı performansı təmin etsələr də, inkişaf dövrü çox uzun və qeyri-təkrar mühəndislik xərcləri çox böyük ola bilər. FPGA-lar isə prosessorlar və xüsusi silikon arasında qızıl orta yol təklif edir."

Cong-un FPGA dizayn avtomatlaşdırma və yüksək səviyyəli sintez sahəsində apardığı fundamental tədqiqatlar bu texnologiyanın proqramlaşdırılmasında böyük dəyişikliklər yaratdı. O, C/C++ proqramlaşdırma dillərindən aparat dizaynına çevrilməni təmin edən sintez alətləri inkişaf etdirdi.

FPGA-nın texniki əsasları və ilk nümunəsi

FPGA arxitekturası 1980-ci illərin ortalarında Xilinx şirkəti tərəfindən inkişaf etdirildi. Bu yeniliyin əsas müəllifi şirkətin həmtəsisçisi və texniki direktoru Ross Freeman hesab olunur. O, aparat sxemlərinin istehsalından sonra dəyişdirilə bilən texnologiyanın əsasını qoydu.

Freeman-in ideyası dövrünün mühəndislərindən fərqli idi. O dövrdə mühəndislər tranzistorları nadir resurs hesab edərək, xüsusi çiplər hazırlayırdılar. Freeman isə Moor qanununa əsaslanaraq, tranzistorların sayının artacağını və bunun nəticəsində hesablama xərclərinin azalacağını proqnozlaşdırırdı. O, aparatın proqramlaşdırıla bilən texnologiyaya çevrilməsinin vacibliyini vurğulayırdı.

"FPGA-lar aparat səviyyəsindəki sürəti proqramlaşdırıla bilən texnologiyanın çevikliyi ilə birləşdirir. Bu isə onları müasir elektron sistemlərin əsas daşıyıcılarından biri edir."