XCVU9P-2FLGA2104I - इंटीग्रेटेड सर्किट, एंबेडेड, FPGAs (फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे)

संचालन का सिद्धांत:
एफपीजीए लॉजिक सेल ऐरे (एलसीए) जैसी अवधारणा का उपयोग करते हैं, जिसमें आंतरिक रूप से तीन भाग होते हैं: कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक ब्लॉक (सीएलबी), इनपुट आउटपुट ब्लॉक (आईओबी) और आंतरिक इंटरकनेक्ट।फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरेज़ (एफपीजीए) पारंपरिक लॉजिक सर्किट और गेट एरेज़ जैसे पीएएल, जीएएल और सीपीएलडी डिवाइसों की तुलना में एक अलग आर्किटेक्चर के साथ प्रोग्राम करने योग्य डिवाइस हैं।एफपीजीए का तर्क आंतरिक स्थैतिक मेमोरी कोशिकाओं को प्रोग्राम किए गए डेटा के साथ लोड करके कार्यान्वित किया जाता है, मेमोरी कोशिकाओं में संग्रहीत मान तर्क कोशिकाओं के तर्क फ़ंक्शन और जिस तरह से मॉड्यूल एक दूसरे से या I/ से जुड़े होते हैं उसे निर्धारित करते हैं। ओमेमोरी कोशिकाओं में संग्रहीत मान तर्क कोशिकाओं के तार्किक कार्य और जिस तरह से मॉड्यूल एक दूसरे से या I/Os से जुड़े होते हैं, और अंततः उन कार्यों को निर्धारित करते हैं जिन्हें एफपीजीए में कार्यान्वित किया जा सकता है, जो असीमित प्रोग्रामिंग की अनुमति देता है .

चिप डिज़ाइन:
अन्य प्रकार के चिप डिज़ाइन की तुलना में, FPGA चिप्स के संबंध में आमतौर पर एक उच्च सीमा और अधिक कठोर बुनियादी डिज़ाइन प्रवाह की आवश्यकता होती है।विशेष रूप से, डिज़ाइन को FPGA योजनाबद्ध से निकटता से जोड़ा जाना चाहिए, जो बड़े पैमाने पर विशेष चिप डिज़ाइन की अनुमति देता है।सी में मैटलैब और विशेष डिजाइन एल्गोरिदम का उपयोग करके, सभी दिशाओं में एक सहज परिवर्तन प्राप्त करना संभव होना चाहिए और इस प्रकार यह सुनिश्चित करना चाहिए कि यह वर्तमान मुख्यधारा चिप डिजाइन सोच के अनुरूप है।यदि यह मामला है, तो प्रयोग करने योग्य और पठनीय चिप डिज़ाइन सुनिश्चित करने के लिए आमतौर पर घटकों के व्यवस्थित एकीकरण और संबंधित डिज़ाइन भाषा पर ध्यान देना आवश्यक है।एफपीजीए का उपयोग बोर्ड डिबगिंग, कोड सिमुलेशन और अन्य संबंधित डिज़ाइन संचालन को सक्षम बनाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वर्तमान कोड एक तरह से लिखा गया है और डिज़ाइन समाधान विशिष्ट डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करता है।इसके अलावा, प्रोजेक्ट डिज़ाइन और चिप संचालन की प्रभावशीलता को अनुकूलित करने के लिए डिज़ाइन एल्गोरिदम को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।एक डिजाइनर के रूप में, पहला कदम एक विशिष्ट एल्गोरिदम मॉड्यूल बनाना है जिससे चिप कोड संबंधित है।ऐसा इसलिए है क्योंकि पूर्व-डिज़ाइन किया गया कोड एल्गोरिदम की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने में मदद करता है और समग्र चिप डिज़ाइन को महत्वपूर्ण रूप से अनुकूलित करता है।पूर्ण बोर्ड डिबगिंग और सिमुलेशन परीक्षण के साथ, स्रोत पर संपूर्ण चिप को डिजाइन करने में लगने वाले चक्र समय को कम करना और मौजूदा हार्डवेयर की समग्र संरचना को अनुकूलित करना संभव होना चाहिए।इस नए उत्पाद डिज़ाइन मॉडल का उपयोग अक्सर किया जाता है, उदाहरण के लिए, गैर-मानक हार्डवेयर इंटरफ़ेस विकसित करते समय।

एफपीजीए डिजाइन में मुख्य चुनौती हार्डवेयर सिस्टम और उसके आंतरिक संसाधनों से परिचित होना है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि डिजाइन भाषा घटकों के प्रभावी समन्वय को सक्षम बनाती है और कार्यक्रम की पठनीयता और उपयोग में सुधार करती है।यह डिजाइनर पर भी उच्च मांग रखता है, जिसे आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कई परियोजनाओं में अनुभव प्राप्त करने की आवश्यकता होती है।

 परियोजना के अंतिम समापन को सुनिश्चित करने, परियोजना की वास्तविक स्थिति के आधार पर समस्या का समाधान प्रस्तावित करने और एफपीजीए ऑपरेशन की दक्षता में सुधार करने के लिए एल्गोरिदम डिज़ाइन को तर्कसंगतता पर ध्यान देने की आवश्यकता है।एल्गोरिदम का निर्धारण करने के बाद मॉड्यूल का निर्माण करना उचित होना चाहिए, ताकि बाद में कोड डिज़ाइन की सुविधा मिल सके।दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार के लिए कोड डिज़ाइन में पूर्व-डिज़ाइन किए गए कोड का उपयोग किया जा सकता है।ASIC के विपरीत, FPGAs का विकास चक्र छोटा होता है और इसे हार्डवेयर की संरचना को बदलने के लिए डिज़ाइन आवश्यकताओं के साथ जोड़ा जा सकता है, जो कंपनियों को नए उत्पादों को जल्दी से लॉन्च करने और संचार प्रोटोकॉल परिपक्व नहीं होने पर गैर-मानक इंटरफ़ेस विकास की जरूरतों को पूरा करने में मदद कर सकता है।