Abo
  • Services:
Anzeige
Werbeteppich eines FPGA-Herstellers auf der Embedded-World-Messe 2014
Werbeteppich eines FPGA-Herstellers auf der Embedded-World-Messe 2014 (Bild: Thomas Springer/Wikipedia/CC0 1.0)

FPGA: Prozessor Marke Eigenbau

Werbeteppich eines FPGA-Herstellers auf der Embedded-World-Messe 2014
Werbeteppich eines FPGA-Herstellers auf der Embedded-World-Messe 2014 (Bild: Thomas Springer/Wikipedia/CC0 1.0)

Heute kann man vieles selbst herstellen: Brillengestelle mit dem 3D-Drucker oder die Raumüberwachung mit Arduino und Co. Doch lassen sich auch Prozessoren mit selbst entwickelten Software-Algorithmen versehen? Dafür kann ein Field Programmable Gate Array (FPGA) die Lösung sein.
Von Bernd Schmidt

Nur manchen bekannt ist der Minimig, ein Amiga-Nachbau ohne Original-Bauteile, der alle Chips inklusive CPU auf einem FPGA (Field Programmable Gate Array) unterbringt - und so klassische Spiele wieder aufleben lässt. Doch spätestens seit Intel durch den Kauf von Altera für 16,7 Milliarden US-Dollar in den FPGA-Markt eingestiegen ist, sollte klar sein, dass diese Technik weit mehr bietet als ein paar Pixel aus den 80er und 90er Jahren.

Anzeige

Was ist ein FPGA?

Ein FPGA ist ein Chip, dessen Funktionsweise durch den Benutzer festgelegt werden kann. Von einem einfachen Zählmechanismus oder einer LED-Steuerung bis hin zu einem Mikroprozessor ist alles denkbar. Erreicht wird dies durch definierte Logikblöcke, die flexibel miteinander verbunden werden können. Dies kann beliebig oft wiederholt werden, da ein FPGA seine Informationen spätestens nach dem Ausschalten wieder verliert.

Neben der Flexibilität haben FPGAs aber noch weitere Vorteile: Sie verbrauchen wenig Strom und sind schnell, denn sie sind Meister im parallelen Ausführen von Funktionen. Auch sind ihre Wartung und die Anpassung an Kundenwünsche recht einfach, weil der FPGA beim Nutzer noch umprogrammiert werden kann, ohne dass Hardware getauscht werden muss.

Der Nachteil ist natürlich, dass man dem FPGA erst einmal das Laufen beibringen muss. Denn es gibt kein Betriebssystem oder einen Treiber, die dem Chip erklären, wie er über den HDMI-Ausgang ein paar bunte Bilder auf den Monitor bringt. FPGAs gibt es von verschiedenen Herstellern, wobei Xilinx und Altera den größten Marktanteil haben. Daneben gibt es zum Beispiel Lattice und Actel.

Wo werden FPGAs eingesetzt?

Wer FPGAs nutzt, braucht keinen Dienstleister oder eine Chipfabrik, um seine Ideen in Hardware umzusetzen. Auch der Entwurfprozess verläuft schnell, schließlich hält man in der Regel seine fertige Lösung eher in der Hand, als das erste Testmuster von der Chipfabrik geliefert werden könnte. Das macht FPGAs preislich bei kleineren bis mittelgroßen Projekten interessant. Sie finden sich unter anderem in vielen medizinischen Geräten wie Ultraschall, CRT oder Röntgen-Apparaten, aber auch in der Rückfahrkamera vom Auto, in Alarmanlagen, Robotersteuerungen und Smart-Home-Anwendungen.

Eine Alternative zum Einsatz eines FPGA ist ein ASIC, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (englisch: Application-specific integrated Circuit). Wie der Name sagt, lässt sich ein ASIC ebenso auf die Lösung einer Aufgabe zuschneiden wie ein FPGA. Allerdings kann ein ASIC nach seiner Herstellung nicht mehr angepasst werden. ASICs sind so schnell wie FPGAs und auch stromsparend und haben als weiteren Vorteil geringere Herstellungskosten. Auf der anderen Seite haben sie hohe Fixkosten vor Beginn der Produktion, etwa für die Entwicklung und Herstellung einer Fotomaske.

Als weitere Alternative kann man sich auch eine CPU oder GPU denken. Beide verfügen über einen festen Satz von Befehlen und werden über Software-Programme angesprochen. Sie sind also relativ flexibel und können zur Laufzeit angepasst werden. Bei der Hardware selbst muss das genommen werden, was die Hersteller anbieten - eigene Konfigurationen sind nicht möglich. Eine CPU arbeitet die Befehle nacheinander ab, während eine GPU parallel arbeitet. Die GPU erreicht dadurch eine Geschwindigkeit, die mit der eines FPGA vergleichbar ist, jedoch liegt der Stromverbrauch viel höher. Dies gilt auch für die CPU.

Wie kommen die Ideen auf den Chip? 

eye home zur Startseite
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...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. über Hanseatisches Personalkontor Berlin, Berlin
  2. T-Systems on site services GmbH, Nürnberg
  3. SYNLAB Holding Deutschland GmbH, Augsburg
  4. Dataport, Bremen, Hamburg, Rostock


Anzeige
Blu-ray-Angebote
  1. (u. a. Reign, Person of Interest, Gossip Girl, The Clone Wars)
  2. (u. a. Hobbit Trilogie Blu-ray 43,89€ und Batman Dark Knight Trilogy Blu-ray 17,99€)
  3. 29,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)

Folgen Sie uns
       


  1. HP, Philips, Fujitsu

    Bloatware auf Millionen Notebooks ermöglicht Codeausführung

  2. Mali-C71

    ARM bringt seinen ersten ISP für Automotive

  3. SUNET

    Forschungsnetz erhält 100 GBit/s und ROADM-Technologie

  4. Cisco

    Kontrollzentrum verwaltet Smartphones im Unternehmen

  5. Datenschutz

    Facebook erhält weiterhin keine Whatsapp-Daten

  6. FTTH

    Telekom will mehr Kooperationen für echte Glasfaser

  7. Open Data

    OKFN will deutsche Wetterdaten befreien

  8. Spectrum Next

    Voll kompatible Neuauflage des ZX Spectrum ist finanziert

  9. OmniOS

    Freier Solaris-Nachfolger steht vor dem Ende

  10. Cybercrime

    Computerkriminalität nimmt statistisch gesehen zu



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
OWASP Top 10: Die zehn wichtigsten Sicherheitsrisiken bekommen ein Update
OWASP Top 10
Die zehn wichtigsten Sicherheitsrisiken bekommen ein Update
  1. Malware Schadsoftware bei 1.200 Holiday-Inn- und Crowne-Plaza-Hotels
  2. Zero Day Exploit Magento-Onlineshops sind wieder gefährdet
  3. Staatstrojaner Office 0-Day zur Verbreitung von Finfisher-Trojaner genutzt

Creators Update: Game Mode macht Spiele runder und Windows 10 ruckelig
Creators Update
Game Mode macht Spiele runder und Windows 10 ruckelig
  1. Microsoft Zwei große Updates pro Jahr für Windows 10
  2. Windows 10 Version 17xx-2 Stromsparmodus kommt für die nächste Windows-Version
  3. Windows as a Service Die erste Windows-10-Version hat noch drei Wochen Support

Linux auf dem Switch: Freiheit kann ganz schön kompliziert sein!
Linux auf dem Switch
Freiheit kann ganz schön kompliziert sein!
  1. Digital Ocean Cloud-Hoster löscht versehentlich Primärdatenbank
  2. Google Cloud Platform für weitere Microsoft-Produkte angepasst
  3. Marktforschung Cloud-Geschäft wächst rasant, Amazon dominiert den Markt

  1. Re: unsrer Vorgehen in der Firma

    3dgamer | 01:39

  2. Re: Confluence ist ohnehin so ein komisches Produkt

    Apfelbrot | 01:06

  3. Re: Bei dem Upload....

    Squirrelchen | 00:49

  4. Re: Ein Gesetz muss her...

    RemoCH | 00:13

  5. Re: kann nicht sein...

    Prinzeumel | 00:04


  1. 19:00

  2. 18:44

  3. 18:14

  4. 17:47

  5. 16:19

  6. 16:02

  7. 15:40

  8. 14:51


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel