Field Programmable Gate Array: differenze tra le versioni

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[[File:Altera Flex EPF10K20 20000 cell FPGA.jpg|thumb|FPGA contenente 20.000 [[porta logica|porte logiche]]]]

Un '''"Field Programmable Gate Array"''' (solitamente abbreviato in '''FPGA'''), in [[elettronica digitale]], indicaè un [[dispositivo logico programmabile]] ovvero genericamente un [[dispositivo (informatica)|dispositivo]] [[hardware]] elettronico

formato da un [[circuito integrato]] le cui funzionalità logiche di elaborazione sono appositamente [[programmazione (informatica)|programmabili]] e modificabili tramite unopportuni [[linguaggio di descrizione hardware|linguaggi di descrizione hardware]].

==Cenni storiciStoria ==

{{Vedi anche|Programmable Logic Device}}

I componenti FPGA sono stati introdotti nella seconda metà degli [[anni 1980'80]] come terza generazione di PLD ([[Programmable Logic Device]]), sviluppati presso i laboratori della [[Harris Semiconductor]]. Ulteriori sviluppi vennero realizzati con le [[Read Only Memory]], delle memorie [[CMOS]] e delle tecnologie [[antifuse]] che vennero tutte implementate in tali dispositivi.

A partire dalla seconda metà degli [[anni 1980'80]], dopo i primi modelli prodotti da [[Altera]] e la realizzazione ldell'XC2064 di [[Xilinx]] e l'implementazione della [[SRAM]] su larga scala negli [[anni 1990'90]], l’industria del settore ha avuto una forte espansione, grazie anche ai continui progressi tecnologici nel settore dei [[semiconduttori]], raggiungendo nel 2005 una quota di mercato vicina ai 2 miliardi di dollari.

== Caratteristiche ==

=== Tipologia ===

Esistono diversi tipi di FPGA, che comprendono sia dispositivi programmabili una sola volta, sia dispositivi riprogrammabili un grande numero di volte. I primi, detti [[Programmable Read Only Memory|OTP]] (''One Time Programmable''), sono costituiti da componenti il cui stato di funzionamento cambia in modo permanente, permettendo di mantenere la configurazione allo spegnimento del dispositivo. Alla seconda categoria appartengono i dispostividispositivi basati su tecnologia [[SRAM]] (''Static Random Access Memory''), i quali devono essere riprogrammati ad ogni accensione, avendo una memoria di configurazione volatile.

I circuiti FPGA sono elementi che presentano caratteristiche intermedie rispetto ai dispositivi [[Application specific integrated circuit|ASIC]] (''Application Specific Integrated Circuit'') da un lato e a quelli con architettura [[Programmable Array Logic|PAL]] (''Programmable Array Logic'') dall'altro. L'uso di componenti FPGA comporta alcuni vantaggi rispetto agli ASIC: si tratta infatti di dispositivi standard la cui funzionalità da implementare non viene impostata dal produttore, il quale può quindi produrre su larga scala a basso prezzo. La loro genericità li rende adatti a un gran numero di applicazioni comein ambito ''consumer'', comunicazioni, ''automotive'' eccetera. Essi sono programmati direttamente dall'utente finale, consentendo la diminuzione dei tempi di progettazione, di verifica mediante simulazioni e di prova sul campo dell'applicazione. Il grande vantaggio rispetto agli ASIC è che permettono di apportare eventuali modifiche o correggere errori semplicemente riprogrammando il dispositivo in qualsiasi momento. Per questo motivo sono utilizzati ampiamente nelle fasi di [[prototipizzazione]], in quanto eventuali errori possono essere risolti semplicemente riconfigurando il dispositivo. L'ambiente di progettazione è anche più ''[[user-friendly]]'' e di relativamente facile apprendimento. Di contro, per applicazioni su grandi numeri sono antieconomici, perché il prezzo unitario del dispositivo è superiore a quello degli ASIC (i quali hanno spesso, però, più elevati costi di progettazione).

Il costo di tali dispositivi è oggi in rapida diminuzione: ciò li rende sempre di più una valida alternativa alla tecnologia [[standard cell]]. Usualmente vengono programmati con linguaggi come il [[Verilog]] o il [[VHDL]], ma non bisogna dimenticare la modalità "''schematic-entry''", che consente un approccio veloce e semplificato a tale tecnologia pur essendo di pari potenzialità. Molte case costruttrici (ad esempio [[Xilinx]] e [[Altera]]) forniscono gratuitamente sistemi di sviluppo che supportano quasi tutta la loro gamma di prodotti.

Grazie alla versatilità di questi processori si stanno allargando i campi di utilizzo in diversi settori per i quali queste schede inizialmente non erano state progettate.: Perad esempio l'azienda italiana [http://www.biomine.it Biomine s.r.l.] utilizza i circuiti FPGA per l'attività di Miningmining delle criptomonetecriptovalute, sul territorio italiano. Unun campo fin orainizialmente combattuto solo dai processori ASIC e dalle GPU.

dalle GPU

===Le principali tecnologie===

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== Utilizzo ==

Tali dispositivi consentono la realizzazione di [[Funzione booleana|funzioni logiche]] anche molto complesse, e sono caratterizzati da un'elevata [[scalabilità]]. Questo tipo di tecnologia ha assunto un ruolo sempre più importante nell'elettronica industriale così come nella [[ricerca scientifica]]. Grazie al continuo progredire delle tecniche di miniaturizzazione, le capacità di tali dispositivi sono aumentate enormemente nel corso di due soli decenni, durante i quali si è passati da poche migliaia di [[Porta logica|porte logiche]] a qualche milione di porte logiche per singolo dispositivo FPGA.

Integrata con componenti [[AI engine]], le ultime schede riconfigurabili hanno trovato spazio in applicazioni di intelligenza artificiale, con lo scopo di unire flessibilità, prestazioni ed efficienza energetica in un unico dispositivo <ref>{{Cita pubblicazione|nome=Kees|cognome=Vissers|data=2019-02-20|titolo=Versal: The Xilinx Adaptive Compute Acceleration Platform (ACAP)|editore=ACM|pp=83–83|lingua=en|accesso=2025-07-11|doi=10.1145/3289602.3294007|url=https://dl.acm.org/doi/10.1145/3289602.3294007}}</ref>.

== Dati sulla diffusione==

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* 1992: 600 000 porte logiche, Naval Surface Warfare Department

* 2000-2010: Milioni.

* 2019: 10.2 milioni (Intel Stratix GX 10M)

Dimensione del mercato:

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* 1987: 14 000 000 $

* ~1993: >385 000 000 $

* 2005: 1.9 miliardi di dollari.<ref name="instat">Dylan McGrath, EE Times, ''[http://www.eetimes.com/news/design/business/showArticle.jhtml?articleID=188102617 FPGA Market to Pass $2.7 Billion by '10, In-Stat Says] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110615022908/http://www.eetimes.com/news/design/business/showArticle.jhtml?articleID=188102617 |data=15 giugno 2011 }}''. May 24, 2006. Retrieved February 5, 2009.</ref>

* 2010: 2.75 miliardi.<ref name="instat"/>

* 2020: si stima un mercato di 8.5 miliardi di dollari.

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== Voci correlate ==

* [[Antifusibile]]

* [[Gate array]]

* [[Linguaggio di descrizione hardware]]

* [[Programmable Logic Array]]

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== Altri progetti ==

{{interprogetto|preposizione=sul|wikt=FPGA|wikt_etichetta=FPGA}}

== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

* {{FOLDOC|2=field-programmable gate array}}

* {{cita web|https://electro-logic.blogspot.it/p/indice-articoli.html|Articoli sulle FPGA}}

* [https://www.youtube.com/watch?v=keAftEcTZKA ''ASIC e FPGA - Le differenze che contano davvero'']'', YouTube''

* {{cita web|1=http://rcs.uncc.edu/|2=University of North Carolina at Charlotte's Reconfigurable Computing Laboratory|lingua=en|accesso=1º gennaio 2014|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20130820024712/http://rcs.uncc.edu/|dataarchivio=20 agosto 2013|urlmorto=sì}}

* {{cita web|http://www.eecg.toronto.edu/~vaughn/challenge/fpga_arch.html|Vaughn Betz's FPGA Architecture Page|lingua=en}}

* {{cita web|1=http://www.fpgacenter.com/|2=Tutorials and Examples on FPGAs|lingua=en|accesso=1 gennaio 2014|dataarchivio=5 gennaio 2014|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20140105120901/http://fpgacenter.com/|urlmorto=sì}}

{{Logica programmabile}}

{{Controllo di autorità}}

{{Portale|informatica|elettronica}}