Catatan FPGA – 3KB04

Teknologi FPGA ini berawal dari teknologi :

  • PROM kependekan dari Programmable Read Only Memory. PROM adalah salah satu jenis ROM, merupakan alat penyimpan berupa memori (memory device) yang hanya bisa dibaca isinya. PROM memang tergolong memori non-volatile, artinya program yang tersimpan di dalamnya tidak akan hilang walaupun komputer dimatikan (tidak mendapatkan daya listrik). Program yang tersimpan di dalamnya bersifat permanen. Biasanya digunakan untuk menyimpan program bahasa mesin yang sudah menjadi bagian hardware (perangkat keras) komputer. Contohnya adalah program yang men-start komputer ketika komputer baru dinyalakan (di-on-kan). Program yang ada di dalam PROM diisi oleh pabrik pembuatnya. Pengisian program ke dalam PROM menggunakan alat khusus bernama PROM burner, atau PROM Writer Program atau informasi yang telah diisikan atau direkamkan ke dalam PROM, tidak dapat dihapus lagi.
  • EPROM kependekan dari Erasable Programmable Read Only Memory. EPROM berbeda dengan PROM. EPROM adalah jenis chip memori yang dapat ditulisi program secara elektris. Program atau informasi yang tersimpan di dalam EPROM dapat dihapus bila terkena sinar ultraviolet dan dapat ditulisi kembali. Kesamaannya dengan PROM adalah keduanya merupakan jenis ROM, termasuk memori non-volatile, data yang tersimpan di dalamnya tidak bisa hilang walaupun komputer dimatikan, tidak membutuhkan daya listrik untuk mempertahankan atau menjaga informasi atau program yang tersimpan di dalamnya.
    Alat yang dapat digunakan untuk menghapus isi chip EPROM adalah UV PROM eraser. Alat ini akan menyinarkan sinar ultraviolet ke memori tempat data disimpan dalam chip EPROM
  • EEPROM kependekan dari Electrically Erasable Programmable Read Only Memory. Seperti halnya PROM dan EPROM, EEPROM merupakan memori non-volatile. Informasi, data atau program yang tersimpan di dalamnya tidak akan hilang walaupun komputer dimatikan, dan tidak membutuhkan daya listrik untuk mempertahankan atau menjaga informasi atau program yang tersimpan di dalamnya. EEPROM adalah komponen yang banyak digunakan dalam komputer dan peralatan elektronik lain untuk menyimpan konfigurasi data pada peralatan elektronik tersebut. Kapasitas atau daya tampung simpan datanya sangat terbatas. Pada sistem hardware komputer, chip EEPROM umumnya digunakan untuk menyimpan data konfigurasi BIOS dan pengaturan (setting) sistem yang berhubungan dengannya. EEPROM memiliki kelebihan tersendiri dibandingkan EPROM. EEPROM dapat dihapus secara elektris menggunakan sinar ultraviolet, sehingga proses penghapusannya lebih cepat dibandingkan EPROM. Penghapusan juga dapat dilakukan secara elektrik dari papan circuit dengan menggunakan perangkat lunak EEPROM Programmer. Alat yang dapat digunakan untuk menghapus isi EEPROM disebut EEPROM Rewriter.
  • FLASH Flash memory yang dikenal pula dengan sebutan memori flash, adalah memori sejenis EEPROM yang memberikan banyak lokasi memori untuk dihapus atau ditulisi dalam suatu operasi pemrograman. Flash memory tetap dapat menyimpan data tanpa memerlukan penyediaan listrik. Penulisan ke dalam flash memori dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut EEPROM Writer atau software yang dapat menulisi Flash ROM. Sedangkan penghapusan datanya dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut EEPROM Writer, atau langsung secara elektrik dari papan sirkuit dengan menggunakan software Flash BIOS Programmer.
    Memori jenis ini banyak digunakan dalam kartu memori, drive flash USB, kamera digital, pemutar MP3, hingga telepon genggam.
  • SRAM Memori statis acak-akses (SRAM) adalah jenis memori semikonduktor di mana kata statis menunjukkan bahwa, tidak seperti RAM dinamis (DRAM), tidak perlu refresh secara periodik, seperti SRAM menggunakan sirkuit bistable menempel untuk menyimpan setiap bit. Pameran SRAM Data remanens, [1] tapi masih stabil dalam arti konvensional bahwa data yang pada akhirnya hilang ketika memori tidak bertenaga. Di lain pihak, para ahli komputer meramalkan memory flash ini akan segera menggantikan fungsi hardisk sebagai media penyimpanan masal (Mass storage).(penterjemah = terbukti sekarang sudah beredar SSD/Solid State Disk dengan performance sangat fantastis).

Komponen FPGA :

  • Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
  • IC Sirkuit terpadu (bahasa inggris: integrated circuit atau IC) adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika.  Pada komputer , IC yang dipakai adalah Mikroprosesor. Dalam sebuah mikroprosesor Intel Pentium 4 dengan ferkuensi 1,8 trilyun getaran per detik terdapat 16 juta transistor, belum termasuk komponen lain. Fabrikasi yang dipakai oleh mikroprosesor adalah 60nm.
  • Random Akses Memori Dinamis (DRAM) merupakan jenis random akses memori yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Karena kapasitornya selalu bocor, informasi yang tersimpan akhirnya hilang kecuali kapasitor itu disegarkan secara berkala. Karena kebutuhan dalam penyegaran, hal ini yang membuatnya sangat dinamis dibandingkan dengan memori (SRAM) statik memori dan lain-lain.
  • SPLD adalah sebuah device yang dapat diprogram secara logika yang mempunyai komplekstivitas dibawah CPLD. SPLD dapat digunakan dalam papan untuk menggantikan seri 7400 komponen TTL (AND, OR, and NOT gerbang).
  • CPLD Sebuah CPLD terdiri dari sekelompok blok PLD dimana input dan outputnya dihubungkan oleh sebuah matriks interkoneksi global. Sehingga sebuah CPLD mempunyai dua level kemampuan diprogram: tiap blok PLD dapat diprogram, dan kemudian interkoneksi antar PLD dapat diprogram. CPLD adalah sebuah device yang dapat diprogram secara logika yang mempunyai komplekstivitas diantara PAL dan FPGA.
  • ASIC merupakan singkatan dari Application-Specific Integrated Circuit.ASIC merupakan IC yang hanya digunakan untuk keperluan tertentu. komplektivitas rangkaian dalam IC ini cukup tinggi, jadi tidak muat pada CPLD. ASIC dibagi mejadi 3 tipe : Full Costum IC, Semi Costum IC, Programmable IC.
  • Field-Programmable Gate Array (FPGA) adalah komponen  elektronika dan semikonduktor yang mempunyai komponen gerbang terprogram (programmable logic) dan sambungan terprogram. Komponen gerbang terprogram yang dimiliki meliputi jenis gerbang logika biasa (AND, OR, XOR, NOT) maupun jenis fungsi matematis dan kombinatorik yang lebih kompleks (decoder, adder, subtractor, multiplier, dll). Blok-blok komponen di dalam FPGA bisa juga mengandung elemen memori (register) mulai dari flip-flop sampai pada RAM (Random Access Memory).

FPGA (Field Programmable Gate Array) Adalah Rangkaian digital yang memiliki gerbang-gerbang logika yang terkoneksi dengan satu dan yan lainnya.

FPGA digunakan di :

  1. Di pakai di ASIC dan Custom Silikon. Contoh: Yang ada pada Trafo
  2. DSP (Digital Signal Processing) / Mikroprosesor
  3. Embedit Mikrokontroler. Digunakan untuk melakukan tugas khusus atau Spesial Job
  4. Fisikal Layer Communication
  5. Record Vigurable Computing. Digunakan untuk Hardware dan Hardware Simulation

Sifat (Kelebihan) dari FPGA :

  1. Program dapat disusun ulang berkali-kali
  2. Dapat di download ulang oleh program secara berkali-kali
  3. Bersifat Volatile
  4. Hampir semua rangkaian terimplementasi didalam Chip
  5. Harga lebih murah

Sejarah FPGA berawal dari transistor karena sebagai penguat (semikonduktor). Terinspirasi dari IC (Integreted Circuit). Perusahaan-perusahaan yang menggunakan FPGA yaitu Xilinx, Altera, Quicklogic, Lattice, Cypress, Actel, Plessey, dan lain-lain.

Komponen FPGA secara umum:

  1. CLB (Configuration Logic Block) : Untuk memproses segala bentuk rangkaian logika yang dibuat oleh user
  2. I/O Block : Interface antara Ekternal Pingdevice dan Internal User Logic
  3. Programmable Interconnect : Menghubungkan CLB satu antara CLB lainnya, fungsinya sebagai saklar

Gambar 1 – CLB (Configuration Logic Block)

Isi dari CLB :

  1. 1 buah LUT (Loop Up Table)
  2. 1 buah D Flip-Flop / Data Flip-Flop
  3. Multiplekser 2 to 1
Gambar 2 – Isi CLB

– LUT sejenis RAM yang berkapasitas kecil yang berperan untuk implementasi fungsi-fungsi logika. Cirinya mempunya 4 buah input.

– D Flip-Flop / Data Flip-Flop / Bistable Multivibrator : Merupakan suatu rankaian sel biner yang mempunyai 2 bua output salin berkebalikan keadaannya. Fungsnya sebagai rangkaian logika sekuensial dimana di dalamnya dapat memory atau clocking (pewaktu).

– Multiplekser 2 to 1 : Piranti Digital yang sebagai saklar yang menghubungkan data dari n masukan ke sebuah saluran.

Arsitektur Dasar :

  • Antifuse Adalah Perangkat listrik terprogram 2 terminal yang bekerja di area yan kecil dan resistansi parasit dan kapasitansi yang rendah.
  • Fine Grained Adalah Arsitektur FPGA pada suatu sistem yang memiliki komponen yang kecil
  • Medium Grained Adalah Arsitektur FPGA pada suatu sistem yang memliki komponen yan g sedang
  • Coarse Grained Adalah Arsitektur FPGA pada suatu sistem yang memiliki komponen yang besar
  • MUX Adalah Perangkat digital yang memilih 1 sinyal input dibeberapa sinyal input dan memasukannya ke dalam sebuah saluran
  • LUT Adalah RAM yang berkapasitas kecil yan berperan mengimplementasikan logika
  • CLB Adalah Komponen yang berfungsi memproses rangkaian logika yang dibuat oleh user
  • LAB Adalah Kumpulan dari CLB
  • Slices Adalah Komponen utama yang digunakan pada FPGA yang terdiri atas CLB
  • Fast Carry Chains Adalah Tipe jalur terkoneksi yang berfungsi dalam pembuatan fungsi-fungsi logika agak dapat berjalan efisien
  • Processor Cores Adalah Inti dari sebuah processor yang berfungsi melakukan tugas
  • General Purpose I/O Adalah Pin genetik yang dapat dikontrol melalui software
  • Hard IP (Intelektual Property) Adalah perwujudan fisik dari design IP yang terbaik untuk aplikasi Plug dan Play
  • Soft IP Adalah Implementasi processor dalam sebuah bahasa HDL tanpa optimasi yang luas unik arsitektur tujuan
  • Firm IP Adalah Implementasi HDL tetapi sudah dioptimalisasikan untuk sebuah arsitektur FPGA tujuan
  • System Gates Adalah Sebuah 4 masukan yang dapat digunakan untuk mengimplementasikan antara 1 dan lebih dari 20 gerbang logika sederhana yang mempunyai 2 masukan
  • Clocking Adalah Sebuah clock pada FPGA biasanya dapat serempak artinya bahwa setiap detak yang dihasilkan dalam sebuah FPGA terjadi serentak akan mempengaruhi semua kondisiyang ada

FPGA bisa dibilang seperti :

  1. Prototapying (Permodelan). Softwarenya Xilinx
  2. Processor (Embeded Controller)
  3. Mesin Komputasi. Bisa melakukan fungsi tertentu saja. Contohnya Trafo (mengatur silikon)

Turunan Xilinx :

  1. Virtex
  2. Spartan
  3. XC 3000
  4. XC 4000
  5. XC 5000
  6. XC 7000

Ukuran FPGA besar apabila kalau CLB bertambah tetapi LUT tidak mempengaruhi.

Isi dari LUT :

   Masing-masing Slices mempunyai 1 multiplekser dan isi multiplekser adalah RAM, informasi input, SR.

RAM x SR

16 x 8 bit

32 x 4 bit

64 x 2 bit

128 x 1 bit

ALUR PERANCANGAN DARI FPGA

Bahasa Pemprograman :

  1. PHDL
  2. Perilock
  3. ABEL
  4. CUPL
  5. JEDEC
  6. Dan Lain-lain

PROSES IMPLEMENTASI FPGA :

  1. Diimplementasikan secara CAD (Computere Aided Design)
  2. Mulai dengan design entry
  3. Masuk ke logik optimation (memodifikasi ekspresi boolean untuk mengoptimalkan penggunaan logic)
  4. Teknologi Mapping. Mentransformasikan dari ekpresi boolean ke dalam bentuk sirkuit pada FPGA Logic Block
  5. Placement. Penempatan algoritma yang digunakan ke masing-masing block
  6. Routing Software yaitu mengatur wair segment (PI) dan menentukan
  7. Programming Unit yaitu Mengkonfigurasi chip setelah Placement dan Routting tuntas

About Ayunita92

i'm not perfect :')

Posted on Oktober 11, 2011, in Uncategorized. Bookmark the permalink. Tinggalkan komentar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: