What is an FPGA

Field

Programmable

Gate

Array

 

 FPGAs are fast that's the big benefit of an FPGA fast and reprogrammable. FPGAs are fast because they can do a lot of things in parallel.

 

 

FPGA 내부 구조

 

 인류 역사상 가장 신뢰성이 높은 프로그래밍이 가능한 집적회로 반도체이다. 시간이 지나면 성능이 떨어지는 일반적인 데스크톱과는 달리 쉽게 고장나거나 오류가 나지 않는 장점이 있다. 이러한 이유로 시스템의 안정성, 상시성, 보안 및 예측 가능성이 요구되며 반영구적으로 동작시키는 제어 시스템에 많이 사용된다.

 HDL( Hardware Description Language)의 특수 하드웨어 기술 언어를 통해 기술된다. 일반적인 프로세서는 메모리에 있는 프로그램을 불러와 CPU에서 해독하여 작업을 실행하지만 FPGA는 프로세서 내부 회로를 프로그램에 맞게 직접 설계해놓고 병렬적으로 실행시킴으로써 CPU보다 높은 계산 속도로 처리가 가능하다. 또한, FPGA 내부에 직접 커스터마이징 한 CPU를 배치해서 프로그램을 실행시키는 것도 가능하다.

 

 칩셋 내부에 로직 게이트를 자유자재로 구현 할 수 있도록 진리표를 이용해 로직을 만들어내는 RAM 및 Flip-Flops가 구현되어 있으며 내부 결선을 직접 변경할 수 있기 때문에 사용자의 용도에 맞는 시스템 설계가 가능하다. 주요 성능 지표는 동작속도가 아닌 논리 블록의 수로 평가되며, 게이트 간 결선을 통해 동시에 수만, 수백만의 명령을 한 번에 병렬적으로 실행하기 때문이다. 

 

 빠른 하드웨어 프로그래밍을 요구로 하는 현장에서 주로 쓰인다. 일반적으로 ASIC 설계용 테스트, DSP 개발용 및 일부 MCU 용도로 사용하기도 한다. 가속기 용도로 주로 활약하며 AI분야 및 암호화페 채굴 등 막대한 연산력을 필요로 하는 분야에서 두각을 드러내고 있다. 가속기 용도에서는 GPGPU와 경쟁상대에 있다.