FPGA

Yang terkait dalam perkembangan FPGA

Teknologi FPGA berawal dari teknologi

a.       PROM

b.      EPROM

c.       EEPROM

d.      FLASH

e.      SRAM

Komponen-komponen FPGA

a.       Transistor

b.      IC

c.       SRAM

d.      DRAM

e.      SPLD

f.        CPLD

g.       ASIC

h.      FPGA

·         PROM

PROM adalah Memory yang dapat deprogram oleh kita, PROM diprogram  dengan cara membakar (burn) yang bersifat permanent. PROM disebut juga OTP (one time Programamble).

·         EPROM (Erasable Programable ROM)

EPROM merupakan Chip memori yang dapat ditulis program secara elektris, data yang disimpan didalam EPROM dapat dihapus bila terkena sinar Ultra Violet

·         EEPROM (Electrically Erasable Programable ROM)

Merupakan memori non-volatile, informasi data atau program yang tersimpan didalamnya tidak akan hilang walaupun komputer dimatikan atau turn off

·         Flash memory

Merupakan chip memori yang bisa deprogram, memori ini hanya membutuhkan waktu sedetik untuk proses penghapusan seara listrik, flash memori lebih efisien disbanding EPROM karena untuk menghapusnya kita tidak perlu mencabut chip dari soket system

·         SRAM

Merupakan memori yang bersifat volatile, yang dapat menyimpan data asalkan mendapat sokongan daya listrik, jika listrik dimatikan maka data akan terhapus dengan sendirinya.

Untuk komponen-komponen pada FPGA :

·         Transistor

Merupakan komponen perkembangan FPGA elektronika semi konduktor yang biasa digunakan untuk stabilisasi tegangan, dan juga sebagai saklar/switch dan sebagai penguat

·         IC

Sebuah komponen elektronika yang terintegrasi atau merupakan suatu rangkaian yang sudah terdesain dalam satu kemasan, IC terdiri dari 2 yaitu :

# IC digital : digunakan untuk rangkaian-rangkaian digital

# IC analog : digunakan untuk rangkaian-rangkaian elektronik

·         SRAM

Merupakan memori yang bersifat volatile, yang dapat menyimpan data asalkan mendapat sokongan daya listrik, jika listrik dimatikan maka data akan terhapus dengan sendirinya.

·         DRAM

Merupakan memory Chip yang digunakan pada memory utama komputer, DRAM memiliki karakter harus terus menerus di refresh dengan pulse listrik, untuk selalu mempertahankan data yang tersimpan dalam chip.

·         SPLD (simple Programable logi Device)

Merupakan jenis programmable logic yang sederhana, SPLD terdiri dari 2 jenis gate (AND dan OR). SPLD memiliki 2 jenis yaitu DLA(programmable logic Array) dan PAL (programmable Array Logic)

·         CPLD (complex programmable logic Device)

Mirip dengan SPLD, tetapi banyak gate yang ditambah dengan flipflop. CPLD terdiri dari lapisan Inter connect, gates, dan flip flop, CPLD dapat deprogram berkali-kali dan bersifat  electrically erasable

·         ASIC (Application Speciffic Integrated Circuit)

Merupakan IC yang hanya digunakan untuk keperluan tertentu, kompleksitas rangkaian dalam IC ini cukup tinggi jadi tidak muat pada CPLD, ASIC Dibuat dalam jumlah yang terbatas.

·         FPGA (Field Programable Gate Array)

Merupakan sebuah IC digital yang sering digunakan untuk mengimplementasikan rangkaian digital. Bila dilihat dari segi namanya, Field Programmable dapat diartikan bahwa FPGA ini bersifat dapat dirancang sesuai dengan keinginan dan kebutuhan user/pemakai tanpa melalui tahap “burn” di laboratoruim atau di “hardwire” oleh pabrik piranti. Sedangkan Gate Array artinya bahwa FPGA ini terdiri atas gerbang-gerbang digital dimana interkoneksi masing-masing gerbang tersebut dapat dikonfigurasikan antara satu sama lainnya.

Sifat-sifat dari FPGA yaitu

1.       Program dapat disusun ulang berkali-kali

1.    FPGA dapat didownload berulang ulang tanpa batas.        

2.       Bersifat volatile atau memerlukan listrik

3.       Hamper semua rangkaian terimplementasi kedalam chip

4.               4.    Harganya lebih murah (ASIC lebih murah jika beli banyak

            

Sejarah singkat dari FPGA

FPGA ini dikembangkan sejak tahun 1984 oleh perusahaan Xilinx yang berbasis di San Jose, CA. Perkembangan selanjutnya, FPGA ini mulai diproduksi oleh beberapa perusahaan misalnya, Altera, Lattice, dan Quicklogic. Diantara perusahaan-perusahaan tersebut, terdapat 2 perusahaan yang mendominasi produksi FPGA di seluruh dunia yaitu Xilinx dan Altera.

Ada beberapa perusahaan  yang memproduksi FPGA. Dua yang pertama merupakan pemain utama di pasar FPGA:

Xilinx yang punya nama besar dalam dunia FPGA, masih memimpin dalam densitas dan teknologi.

Altera merupakan pemain kedua terkenal di dunia FPGA, terkenal dengan namanya.

Lattice, Actel, Quicklogic, Plessey, cypress adalah perusahaan-perusahaan yang lebih kecil

Isi dari FPGA ada 3 yaitu :

 

1.       Configure Logic Blocks (CLB). Bisa dikatakan, bagian inilah yang akan memproses segala bentuk

rangkaian logika yang dibuat oleh user/pemakai.

2.       I/O Blocks. Sebagai interface antara external pin dari device dan internal user logic

3.       Programmable Interconnect. Bagian ini berisi wire segments dan programmable swistches, selain itu bagian ini juga akan menghubungkan antara CLB satu dengan CLB lainnya.

Sebuah FPGA tersusun dari sebuah bagian yang bernama “logic-cell” (Logic Blocks) yang kemudian pada perkembangannya saling terhubung satu sama lain. Kumpulan-kumpulan dari logic cell ini berjumlah ratusan bahkan ribuan dan membentuk sauatu fungsi yang kompleks. Sebuah logic cell pada dasarnya terdiri atas sebuah lookup table(LUT), D flip-flop, dan sebuah multiplekser 2 ke 1.

1. Look Up Table (LUT) merupakan sejenis RAM (Random Acces Memory) yang berkapasitas kecil. Di dalam FPGA, LUT ini memegang peranan penting dalam proses implementasi fungsi-fungsi logika. Selain itu, LUT ini berciri khas memiliki input sejumlah 4 buah.

2. D Flip Flop. Seperti yang diketahui, flip-flop (Bistable Multivibrator) dalah suatu rangkaian sel biner yang memiliki dua buah output yang saling berkebalikan keadaannya (0 atau 1). Di dalam FPGA, terdapat sebuah jenis flip-flop yaitu D flip-flop atau Data flip flop. Rangkaian D flip-flop ini berfungsi sebagai rangkaian logika sekuensial dimana di dalamnya terdapat peralatan memori dan pewaktu.

3. Multiplekser 2 ke 1. Sebuah multipleser adalah piranti digital yang bekerja sebagai switch (saklar) yang menghubungkan data dari n masukkan ke sebuah keluaran. Multiplekser berfungsi untuk memilih beberapa input untuk hanya menjadi 1 output saja. Di dalam FPGA, terdapat rangkaian multiplekser 2 ke 1 yang artinya, multiplekser tersebut memiliki 2 buah input dan 1 buah output.

Setiap logic cell tersebut dapat dihubungkan dengan logic cell lainnya melalui jalur/koneksi yang ada. Setiap cell hanya mampu bekerja secara sederhana dan ringkas, Namun bila antara satu cell saling terhubung satu sama lain sebuah fungsi-fungsi logika yang kompleks pun dapat terbentuk.

Alur perancangan jalur FPGA

·         FPGA diimplementasikan dengan system CAD (computer  Added design)

·         Design Entry

·         Logic optimize : untuk mengoptimalkan penggunaan logic

·         Teknologi mapping : transformasi ekspresi Boolean kedalam bentuk circuit pada FPGA logic block

·         Placement : penempatan algoritma yang digunakan ke masing-masing block

·         Routing software : mengatur wire segment dan menentukan programmable switch untuk penghubung antar block

·         programming unit : mengkonfigurasi chip setelah placement dan routing tuntas

Y = (A and B)/! C

Gerbang Logikanya

Truth Tablenya

A	B	C	! C	A and B	Y=(AandB)/!C
0	0	0	1	0	1
0	0	1	0	0	0
0	1	0	1	0	1
0	1	1	0	0	0
1	0	0	1	0	1
1	0	1	0	0	0
1	1	0	1	1	1
1	1	1	0	1	1