एफपीजीए अनिवार्य रूप से प्रोग्राम करने योग्य चिप्स हैं, सभी प्रकार के विशेष कंप्यूटिंग में अनुप्रयोगों के साथ।
FPGAs विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को लाभ प्रदान करते हैं। विमान नेविगेशन से लेकर मेडिकल अल्ट्रासाउंड और डेटा सर्च इंजन तक, लोग दैनिक आधार पर उपयोग की जाने वाली तकनीक के विकास और उपयोग के लिए FPGAs पर भरोसा करते हैं।
यह लेख इस बारे में जानकारी प्रदान करता है कि FPGA क्या है और इसका उपयोग किस लिए किया जाता है। यदि आप इन विषयों में रुचि रखते हैं, तो आपको यह लेख पढ़ने में मज़ा आएगा।
एफपीजीए क्या है?
FPGA एक संक्षिप्त रूप है जिसका अर्थ है क्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला. यह है एक अर्धचालक युक्ति कॉन्फिगरेबल लॉजिक ब्लॉक्स (CLBs) के मैट्रिक्स पर आधारित है, जिससे डिवाइस के अंदर की अधिकांश इलेक्ट्रिकल फंक्शनलिटी को डिज़ाइन इंजीनियर द्वारा बदला जा सकता है।
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FPGA को इंटरकनेक्टेड डिजिटल सबसर्किट की अपनी सरणी द्वारा परिभाषित किया गया है जो उच्च स्तर के लचीलेपन की पेशकश करते हुए सामान्य कार्यों को लागू करता है। FPGAs प्रोग्रामेबल लॉजिक (या प्रोग्रामेबल हार्डवेयर) के रूप में संदर्भित उपकरणों के एक वर्ग से संबंधित हैं। FPGA अपने आप कुछ नहीं करता है; बल्कि इसे आवश्यक किसी भी डिजिटल सर्किट के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है। तो यह कैसे काम करता है?
FPGA कैसे काम करता है?
यह समझना कि FPGA कैसे काम करता है, सीधा है। इसमें FPGA में एक कॉन्फ़िगरेशन लोड करना शामिल है जो तब आपके लिए आवश्यक किसी भी सर्किट की तरह व्यवहार करना शुरू कर देता है। कोई उपद्रव नहीं, कोई तनाव नहीं। इसका रैम आधारित विन्यास इसका मतलब है कि इसे असीमित बार पुन: कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।
एफपीजीए के प्रकार
FPGAs को वर्गीकृत करने के दो मुख्य तरीके हैं: ब्लॉकों की उनकी आंतरिक व्यवस्था या उनके प्रकार की प्रोग्रामिंग तकनीक द्वारा। जब उनकी व्यवस्था की बात आती है तो FPGAs तीन श्रेणियों में से एक में आते हैं:
- सममित सरणियाँ: यह व्यवस्था इनपुट/आउटपुट ब्लॉकों से घिरे हुए कनेक्टेड लॉजिक ब्लॉकों की पंक्तियों और स्तंभों से बनी होती है।
- पंक्ति-आधारित वास्तुकला: यह व्यवस्था किनारों के साथ इनपुट/आउटपुट ब्लॉकों के साथ तर्क ब्लॉकों और प्रोग्राम योग्य इंटरकनेक्ट संसाधनों की पंक्तियों को वैकल्पिक करती है।
- पदानुक्रमित PLD (प्रोग्राम करने योग्य तर्क उपकरण): इनका लेआउट अधिक जटिल होता है। शीर्ष-स्तर लॉजिक ब्लॉक और इंटरकनेक्ट्स से बना है। लॉजिक ब्लॉक में लॉजिक मॉड्यूल होते हैं, जिनमें कॉम्बीनेटरियल और अनुक्रमिक कार्यात्मक तत्व होते हैं।
FGPA के सामान्य उपयोग
FPGA के लिए असंख्य उपयोग हैं जो क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करते हैं। उपयोग के मामलों में शामिल हैं:
- वीडियो और इमेजिंग प्रसंस्करण।
- सैन्य अनुप्रयोग।
- सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो।
- मेडिकल इमेजिंग।
- वायर्ड और वायरलेस संचार।
- कई सरल प्रोग्राम करने योग्य तर्क उपकरणों का एकीकरण।
- आवाज़ पहचान।
- क्रिप्टोग्राफी।
- अंकीय संकेत प्रक्रिया।
- एएसआईसी प्रोटोटाइप।
- डिवाइस नियंत्रक।
- कंप्यूटर हार्डवेयर इम्यूलेशन सिस्टम।
- जैव सूचना विज्ञान।
- उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग।
- विमानन व रक्षा।
- एएसआईसी प्रोटोटाइप।
- मोटर वाहन।
- उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स प्रसारण।
- डाटा सेंटर चिकित्सा।
- वैज्ञानिक और औद्योगिक उपकरण।
FPGA का उपयोग करने के लाभ
FPGA पारंपरिक कार्यान्वयन पर कई लाभ प्रदान करता है।
| लाभ | विवरण |
|---|---|
| एकीकरण | आज के FPGAs के भीतर जितने अधिक कार्य (जिसमें ऑन-डाई प्रोसेसर, 28 Gbps या अधिक पर ट्रांसीवर I/Os, RAM ब्लॉक, DSP इंजन शामिल हैं) सर्किट बोर्ड पर कम डिवाइस। यह डिवाइस विफलताओं की संख्या को कम करके विश्वसनीयता बढ़ाता है। |
| FLEXIBILITY | FPGA की कार्यक्षमता डिवाइस के प्रत्येक पावर-अप पर बदल सकती है। इसका अर्थ यह है कि यदि कोई डिज़ाइन इंजीनियर कोई परिवर्तन करना चाहता है, तो वे बस डिवाइस में एक नई कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल डाउनलोड कर सकते हैं और परिवर्तन का प्रयास कर सकते हैं। |
| त्वरण | FPGA को बाजार में तेजी से लाया जाता है क्योंकि उन्हें 'ऑफ द शेल्फ' बेचा जाता है। FPGA के लचीलेपन के कारण, मूल उपकरण निर्माता सिस्टम को शिप कर सकते हैं जैसे ही डिज़ाइन काम करता है और परीक्षण किया जाता है। |
| दीर्घकालिक उपलब्धता | FPGAs का उपयोग आपको घटक निर्माताओं से स्वतंत्रता देता है, क्योंकि कार्यक्षमता मॉड्यूल में ही नहीं बल्कि इसके कॉन्फ़िगरेशन के भीतर है। यह प्रोग्रामिंग इस तरह से की जा सकती है कि विभिन्न FPGAs पर किसी समायोजन की आवश्यकता नहीं है |
FPGA और ASIC के बीच अंतर Difference
ASIC (एप्लिकेशन स्पेसिफिक इंटीग्रेटेड सर्किट) और FPGAs के अलग-अलग मूल्य प्रस्ताव हैं। FPGAs को ASIC से जो अलग करता है वह यह है कि FPGA को वांछित एप्लिकेशन के लिए पुन: प्रोग्राम किया जा सकता है या निर्माण के बाद कार्यक्षमता की आवश्यकताएं जबकि ASIC विशिष्ट डिजाइन के लिए निर्मित कस्टम है कार्य। ये रीप्रोग्रामिंग परिवर्तन पीसीबी (मुद्रित सर्किट बोर्ड) असेंबली प्रक्रिया के दौरान या ग्राहकों को उपकरण भेज दिए जाने के बाद भी हो सकते हैं।
हालांकि वन-टाइम प्रोग्रामेबल (ओटीपी) एफपीजीए मौजूद हैं, प्रमुख और सबसे आम प्रकार रैम-आधारित हैं जो उन्हें पुन: प्रोग्राम करने योग्य बनाता है क्योंकि डिजाइन का विकास जारी है।
इसके अलावा, ASIC के विपरीत, FPGA को शेल्फ से बेचा जाता है, जिसमें निर्माण चक्र की आवश्यकता होती है जिसमें कई महीने लगते हैं।
एफपीजीए का प्रदर्शन और बहुमुखी प्रतिभा
FPGA प्रदर्शन और बहुमुखी प्रतिभा के बेहतर स्तर प्रदान करता है जो उन्हें चिप्स को अनुकूलित करने या अपने कार्यभार के लिए चिप्स में बदलाव करने के इच्छुक लोगों और संगठनों के लिए जाने-माने तकनीक बनाता है।
कृत्रिम बुद्धिमत्ता के क्षेत्र में FPGAs के बढ़ते महत्व का एक बड़ा उदाहरण पाया जा सकता है। जैसे-जैसे कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रासंगिकता प्राप्त कर रही है, वैसे ही FPGAs का महत्व भी है। कुछ मामलों में, FGPA मशीन लर्निंग के लिए बड़ी मात्रा में डेटा का विश्लेषण करने में GPU (ग्राफिकल प्रोसेसिंग यूनिट) से बेहतर प्रदर्शन करता है।
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केल्विन MakeUseOf में लेखक हैं। जब वह रिक और मोर्टी या उसकी पसंदीदा खेल टीमों को नहीं देख रहा होता है, तो केल्विन स्टार्टअप, ब्लॉकचेन, साइबर सुरक्षा और प्रौद्योगिकी के अन्य क्षेत्रों के बारे में लिख रहा होता है।
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