pemrograman devais fpga pert.1&2

7/21/2019 Pemrograman Devais FPGA Pert.1&2

1/30

Pemrograman Devais FPGA

(Field Programmable Gate Array)

Veronica Ernita K.


2/30

Apa itu FPGA?

FPGA adalah suatu IC program logic dengan

arsitektur seperti susunan matrik sel-sel logika

yang dibuat saling berhubungan satu sama lain.

Memiliki jalur

jalur I/O FPGA yang memadai.

Mempunyai banyak gate: 5000 s/d juta-an gate

Kecepatan ~100 MHz

Memiliki sifat Programmable tapi, bersifat

Volatile.


3/30

Programmable

User dapat memakai IC digital secara berulang-

ulang untuk menyesuaikan program yang akan

didownload ke dalam FPGA.

Volatile

Jika listrik mati maka secara otomatis fungsi

FPGA akan hilang, artinya data yang telahdiproses dan didownload akan hilang

semuanya.


4/30

Mengapa menggunakan FPGA?

Memiliki kemampuan untuk menangani beban

komputasi yang begitu berat.

Menghilangkan tugas-tugas intensif dari

Digital Signal Processing.

Kustomisasi arsitektur agar sesuai dengan

algoritma ideal.

Mengurangi biaya sistem.

Efisiensi biaya.


5/30

Teknologi FPGA berawal dari?

PROM (Programmable Read Only Memory)

EPROM (Erasable Programmable Read Only

Memory)

EEPROM (Electrically Erasable Programmable

Read Only Memory)

FLASH

SRAM (Static Random Access Memory)


6/30

Teknologi yang berhubungan dengan

FPGA Transistor,

IC (Integrated Circuit),

SRAM (Static Random Access Memory),

DRAM (Dynamic Random Access Memory),

SPLD (Simple Programmable Logic Devices),

CPLD (Complex Programmable logic Devices),

ASIC


7/30

Programmable Logic Device (PLD)

PLD adalah chip general-purpose yang digunakan

untuk mengimplementasikan rangkaian logika

(kombinasional).

PLD merupakan komponen elektronik yang dapat

digunakan untuk membangun rangkaian digital

sesuai dengan keinginan perancang. PLD

menghubungkan beberapa gerbang logika yang

diatur oleh perancang hardware.


8/30

Programmable Logic Device (PLD)

Berdasarkan jumlah gerbang logika yang dimiliki, PLD

dapat dibagi atas tiga tipe,

PLD

SPLD

PLA PAL

CPLD FPGA


9/30

Simple Programmable Logic Devices

(SPLD)

SPLD merupakan alat dengan gerbang AND yang

dihubungkan dengan gerbang OR atau gerbang lain

yang sejenis.

Gerbang-gerbang ini dapat diatur sedemikian rupa

oleh pemakai.

SPLD dapat diprogram dengan fusible link, antifuse,

EPROM, EEPROM, atau flash.


10/30

PLA (Programmable Logic Array)

Merupakan pengembangan pertama dari PLD.

Struktur PLA:


11/30

Skematik PLA


12/30

Programmable Array Logic (PAL)

Di PLA, plane AND dan OR keduanya programmable.

Programmable Array Logic (PAL), lebih sederhana:

Plane OR tetap.

PAL lebih mudah untuk dimanufaktur dan dapat

beroperasi lebih cepat daripada PLA.

Struktur ini paling banyak digunakan di aplikasiyang menggunakan programmable device

sederhana.


13/30

Skematik PAL


14/30

Programmable Array Logic (PAL)

Device PAL mempunyai rangkaian tambahan di keluarantiap gerbang OR untuk menyediakan fungsional tambahan:

Macrocell: gerbang OR dikombinasikan dengan

rangkaian tambahan.

PAL = plane AND + macrocell


15/30

Complex Programmable Logic Device

(CPLD)

CPLD adalah gabungan dari beberapa SPLD

yang dihubungkan oleh Programmable

Switching Matrix.

Jadi, CPLD merupakan sebuah programmable

logic device dengan kompleksitas antara

Programmable Array Logic (PAL) danFPGA.


16/30

Karakteristik CPLD

CPLD memiliki sifat non-volatile yang diadopsi

dari PAL.

Memiliki banyak gerbang yang diadopsi dari

FPGA, meskipun gerbang PAL tidak sebanyakFPGA.

Jumlah gerbang yang terdapat pada IC CPLD

berkisar antara ribuan sampai ratusan ribugerbang logika.


17/30

Arsitektur CPLD


18/30

Logic Block memiliki macrocell yang terdiri

dari sebuah SPLD dan sebuah flip-flop.

I/O Block merupakan bagian pada CPLD

yang digunakan sebagai interface datayang akan masuk dan keluar pada CPLD.

Programmable Interconnect digunakansebagai penghubung antar macrocell atau

antara macrocell dengan I/O Block.


19/30

Application-Specific Integrated Circuit

(ASIC)

ASIC adalah IC yang hanya digunakan pada keperluan

tertentu , kompleksitas IC ini cukup tinggi jadi tidak

muat pada CPLD .


20/30

Field Programmable Gate Array

(FPGA)

Untuk mengimplementasikan rangkaian yang lebih besar

lagi, digunakan tipe IC yang dapat mempunyai kapasitas

logika yang lebih besar:

Field Programmable Gate Array (FPGA)

Tidak berisi blok AND dan OR.

Tapi, berisi array blok logika dan jalur interkoneksi antar

blok.

Jalur interkoneksi disusun sebagai kanal routing secarahorisontal dan vertikal yang berisi programmable switch.

Dapat mengimplementasikan fungsi logika dengan jumlah

gerbang ekivalen jutaan.


21/30

Field Programmable Gate Array

(FPGA)

Terdiri dari:

Configurable Logic

Blocks (CLB). Input/Output Blocks

(IOB).

Programmable Switch

Matrix (PSM)


22/30

Configurable Logic Blocks (CLB)

CLB merupakan blok untuk membangun

komponen-komponen combinational/sequential.

Untuk dapat membentuk CLB dibutuhkan truth

table dalam membangun jalur logika.


23/30

Input/Output Blocks (IOB)

IOB merupakan blok yang digunakan untuk

mengirimkan sinyal keluar dari chip dan

sekaligus membaca sinyal yang masuk ke

dalam chip.


24/30

Programmable Switch Matrix (PSM)

PSM merupakan penghubung yang bisa diatur

sedemikian rupa untuk menghubungkan antar CLB

dan CLB dengan IOB secara horizontal maupun

secara vertikal. Dapat mengeluarkan fan out (kemampuan untuk

mengirimkan data ke banyak sumber untuk dijadikan

input sekaligus) untuk multiple output.

Jadi, output dari CLB yang satu dapat dihubungkan ke

input CLB yang lain melalui multiple PSM.


25/30

Proses Pemrograman pada FPGA


26/30

Design Entry

Text Entry menggunakan

VHDL (Verylog Hardware

Definition Language)

Schematic Entry


27/30

Functional Simulation

Tujuan: memastikan rancangan rangkaian logika

bekerja sesuai keinginan dengan input waveforms

yang digunakan.


28/30

Synthesis

Optimasi rangkaian logika dalam penggunaangerbang.

Menghasilkan netlist yang merupakan daftar

connection yang mendeskripsikan komponen dan

keterhubungan komponen tersebut.

Implementation

Meliputi: mapping, placing, and routing rancangansehingga dapat diimplementasikan ke IC FPGA sesuai

arsitekturdan konfigurasipin IC FPGA tersebut.


29/30

Timing Simulation

Verifikasi rangkaian apakah sudah bekerja

pada frekuensi yang diinginkan dan tidak ada

propagation delay.


30/30

Device Programming

Membuat bitstream yang merepresentasikan

rancangan akhir dan akan dikirim ke target

device.

pemrograman devais fpga pert.1&2

Documents