Wie kommen die Ideen auf den Chip?

Wie erwähnt machen die definierten Logikblöcke es einfacher, die eigenen Ideen auf den Chip zu bringen. Aber wer befürchtet, Nullen und Einsen persönlich durch die mitunter Zehntausenden Logikblöcke eines FPGA schubsen zu müssen, kann beruhigt sein: Es gibt Programmiersprachen, die dies erheblich vereinfachen. Allerdings spricht man in diesem besonderen Fall von einer Hardware-Beschreibungssprache (HDL, Hardware Description Language). Denn man entwirft ja kein Programm, sondern das Verhalten einer logischen Schaltung.

Stellenmarkt
  1. Produktdatenmanager (m/w/d)
    Zeitfracht GmbH, Stuttgart
  2. Specialist Business Intelligence & Reporting (m/w/d)
    ALDI SÜD Dienstleistungs-SE & Co. oHG, Mülheim an der Ruhr
Detailsuche

Wie so oft in der IT gibt es genau zwei HDLs, die um die Marktführerschaft konkurrieren. Die eine ist Verilog, die in ihrer Struktur an C erinnert und in den USA sehr verbreitet ist. Die Europäer bevorzugen hingegen VHDL, weshalb man für diese Sprache eher Tutorials in deutscher Sprache bekommt. Dem FPGA ist die Sprache egal, da er nach dem Synthetisieren (analog zum Kompilieren) das gleiche Ergebnis erhält.

Entwicklungsumgebungen gibt es von Xilinx und Altera in einer einfachen Variante zum Download. Beide beherrschen den Umgang mit Verilog und VHDL. Benutzer von Altera-FPGAs wählen die Quartus Prime Lite Edition. Bei Xilinx heißt die Software Vivado HL WebPACK Edition. Man muss sich jedoch bei Xilinx registrieren, um eine Lizenz zu erhalten. Beide Entwicklungsumgebungen gibt es für Windows und Linux, Mac-Benutzer müssen sich mit Bootcamp behelfen.

Um sein Programm auf den FPGA zu bringen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die gängigste ist die Verbindung des PC mit dem Entwicklerboard über einen JTAG-Programmer, worüber der FPGA direkt angesprochen wird. Aber auch Varianten, in denen das Programm über eine Micro-SD-Karte geladen werden kann, sind üblich. In fertigen Implementierungen wie etwa einem medizinischen Gerät übernimmt in der Regel ein EPROM die Programmierung des FPGA, da dieser bei jedem Abschalten zurückgesetzt wird.

Gibt es vorgefertigte Funktionen?

Golem Akademie
  1. Informationssicherheit in der Automobilindustrie nach VDA-ISA und TISAX® mit Zertifikat: Zwei-Tage-Workshop
    22.–23. März 2022, Virtuell
  2. Cloud Computing mit Amazon Web Services (AWS): virtueller Drei-Tage-Workshop
    14.–16. Februar 2022, virtuell
Weitere IT-Trainings

Es gibt Funktionen, die bei einem FPGA immer wieder benötigt werden, etwa solche für Laufwerke oder Netzwerkkommunikation. Damit sie nicht jedes Mal neu angelegt werden müssen, gibt es das Prinzip des Design Reuse oder auch IP (Intellectual Property).

Von den Herstellern werden einige grundlegende Funktionen im FPGA angelegt, die bei Bedarf verwendet werden können. Man spricht von IP-Cores, die noch einmal in Soft- und Hard-Cores unterschieden werden. Wenn eine Funktion als Soft-Core zur Verfügung steht, bedeutet das, dass sie verändert und angepasst werden kann, es gibt praktisch keinen Unterschied zu den eigenen Funktionen. Eine Hard-Core-IP lässt sich nicht verändern, da sie als Hardwarelösung implementiert ist und mit dem programmierbaren Teil des FPGA kommuniziert.

Die eingebüßte Flexibilität wird durch einen Geschwindigkeitsvorteil kompensiert. Ein Beispiel hierfür sind die neuen FPGAs mit dem Zusatz SoC (System on a Chip). Hier findet sich ein ganzer Cortex-A9 Dual-Core-Prozessor von ARM mit auf dem FPGA. Es gibt auch Drittanbieter für IP-Cores, die gegen Bezahlung gewünschte Funktionen liefern. Freie Implementierungen findet man auf Opencores.org. Diese Seite bietet auch einen guten Überblick darüber, was mit FPGAs alles möglich ist.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
 FPGA: Prozessor Marke EigenbauWorauf sollte man als Einsteiger achten? 
  1.  
  2. 1
  3. 2
  4. 3
  5. 4
  6. 5
  7.  


Bern Hard 12. Mai 2016

Ich glaub es ist derzeit sowieso klüger, wenn man einkauft. Das Anschaffen der Ethereum...

DJCray 04. Apr 2016

Ja. Das wäre wirklich toll. Manchmal sind bestimmte Befehle (und damit eine bestimmte...

WhyLee 31. Mär 2016

die besseren fpgas entziehen sich ja schon dem normalen hobbybastler. wenn ich z.b. eine...

x-beliebig 29. Mär 2016

Das geht mit HLS schon durchaus. Das genau habe ich doch mit meinem Beitrag...

yeti 23. Mär 2016

Der erste programmierbare Chip, der mir untergekommen ist, war ein PROM. Siehe: http...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Digitalisierung
500-Euro-Laptops für Lehrer "leistungsfähig und gut nutzbar"

Das Land NRW hat seine Lehrkräfte mit Dienst-Laptops ausgestattet. Doch diese äußern deutliche Kritik und verwenden wohl weiter private Geräte.

Digitalisierung: 500-Euro-Laptops für Lehrer leistungsfähig und gut nutzbar
Artikel
  1. Volkswagen Payments: VW entlässt Mitarbeiter wohl wegen Cybersicherheits-Bedenken
    Volkswagen Payments
    VW entlässt Mitarbeiter wohl wegen Cybersicherheits-Bedenken

    Volkswagen entlässt einem Bericht nach einen Mitarbeiter, nachdem dieser Bedenken hinsichtlich der Cybersicherheit von Volkswagen Payments äußerte.

  2. Bundesservice Telekommunikation: Schlecht getarnte Tarnorganisation praktisch enttarnt
    Bundesservice Telekommunikation
    Schlecht getarnte Tarnorganisation praktisch enttarnt

    Inzwischen ist offensichtlich, dass der Bundesservice Telekommunikation zum Bundesamt für Verfassungsschutz gehört.

  3. Minderungsrecht: 1&1 bietet Kunden nur 6 Euro bei schwacher Datenrate
    Minderungsrecht
    1&1 bietet Kunden nur 6 Euro bei schwacher Datenrate

    Das neue TKG-Minderungsrecht der Bundesnetzagentur bei schwacher Datenrate scheint in der Praxis keine Lösung zu sein. 1&1 rechnet das Ergebnis klein.

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Daily Deals • RTX 3080 Ti 12GB 1.699€ • Intel i9-10900K 444,88€ • Huawei Curved Gaming-Monitor 27" 299€ • Hisense-TVs zu Bestpreisen (u. a. 55" OLED 739€) • RX 6900 1.449€ • MindStar (u.a. Intel i7-10700KF 279€) • 4 Blu-rays für 22€ • LG OLED (2021) 77 Zoll 120Hz 2.799€ [Werbung]
    •  /