Komponen FPGA

Komponen FPGA

Field-Programmable Gate Array (FPGA) adalah komponen elektronika dan semikonduktor yang mempunyai komponen gerbang terprogram (programmable logic) dan sambungan terprogram. Komponen gerbang terprogram yang dimiliki meliputi jenis gerbang logika biasa (AND, OR, XOR, NOT) maupun jenis fungsi matematis dan kombinatorik yang lebih kompleks (decoder, adder, subtractor, multiplier, dll). Blok-blok komponen di dalam FPGA bisa juga mengandung elemen memori (register) mulai dari flip-flop sampai pada RAM (Random Access Memory).

Yang perlu diketahui dari FPGA itu terdapat adanya
PROM : Chip memory dimana data dapat ditulis sekali saja
ROM : Dapat diprogram selama proses manufaktur
PROM : Dapat dibuat sebagai memory kosong
EPROM : dapat diprogram berulang-ulang dan dapat di hapus dengan menggunakan sinar ultraviolet
EEPROM : Dapat diprogram berulang-ulang dapat dihapus dengan listrik.
Flash Memory : Dapat dihapus dan diprogram 1 bit perwaktunya
FUSIBLE LINK TECHNOLOGI : Teknologi yang bisa diprogram jika ada tegangan
ANTIFUSE LINK TECHNOLOGI : Mengatasi jika tidak terjadi adanya tegangan.

 Sifat / Kelebihan dari FPGA

• Program dapat disusun ulang berkali-kali,
• FPGA dapat di download berulang-ulang tanpa batas,
• Bersifat Volatile (bergantung dengan catu daya),
• Hampir semua rangkaian digital sudah terimplementasi di dalam FPGA
• Pemrograman yang singkat dan setara dengan ASIC

Kekurangan / Kelemahan FPGA

• Belum bisa menggantikan prosesor saat ini
• tidak mampu menyimpan program ketika supply tenaganya mati
• Development Cost yang Tinggi
  Harga gate FPGA dari tahun ke tahun semakin menurun, mengikuti hukum Moore. Tapi sayangnya, perangkat development FPGA hampir tidak pernah turun (malah semakin naik melulu). Harga development cost yang mahal ini harus dibayar dengan menaikkan harga jual produk, atau volume produksinya. Karena itu, jangan heran FPGA hanya bisa ditemukan di produk-produk segmen atas dan segmen khusus (militer, penerbangan, etc.).

·         Harga FPGA masih mahal jika dibandingkan dengan Harga Processor jadi
Enakan mana : sewa kos / apartemen /rumah yang sudah berisi perabot, atau kosong sama sekali ? Begitulah analogi FPGA versus processor. Dengan FPGA, kita dapat chip kosong, yang bisa dibentuk jadi apapun. Masalahnya, kl dihitung-hitung, membuat isi FPGA itu lebih mahal daripada beli processor dengan peripheralnya (SoC : System on Chip). 

*Note : Yang di garis bawahin gak usah di copy ke ppt yaa cil itu buat penjelasan aja nanti pas presentasi

Banyak yang bilang, kan bisa diakali dengan ambil IP dari OpenCores.org ? Masalahnya, isi dari opencores.org itu kebanyakan tidak layak untuk dideploy ke produk jadi. Isi opencores.org kebanyakan adalah sisa-sisa kerjaan/PR/TA mahasiswa yang dah ga kepakai. So, jangan heran kl IP tersebut jalan, tapi reliabilitasnya payah bgt (kadang jalan, kadang enggak).

Bentuk FPGA

FPGA tak berbeda jauh dengan bentuk IC-IC lainnya. Hanya saja, bila dilihat dari segi isinya FPGA memiliki bagian yang berbeda dengan komponen IC pada umumnya. Berikut isi dari FPGA pada umumnya :

• CLB (Configure Logic Block), untuk memproses segala bentuk rangkaian logika yang dibuat oleh user/pemakai.
• I/O Blocks, yaitu sebagai interface antara external pin devices dan internal user logic.
•  Programmable Interconnect, berisikan wire segment dan sebagai penghubung antara CLB yang satu dengan CLB yang 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 satuan fungsi yang kompleks

Sebuah logic cell pada dasarnya terdiri dari : 

• LUT (Look Up Table) merupakan sejenis RAM yang berkapasitas kecil, yang memegang peranan penting dalam proses implementasi fungsi-fungsi logika. Dimana LUT ini memiliki ciri khas yaitu dengan 4 buah inputan.
• D Flip-flop  merupakan rangkaian sel biner yang memiliki 2 buah output yang keadaannya saling berkebalikan ( 0 atau 1 ). D Flip-flop ini berfungsi sebagai rangkaian sekuensial yang di dalamnya terdapat peralatan memori dan pewaktu.
• Multiplekser 2 ke 1 merupakan piranti digital yang bekerja sebagai switch (saklar) yang menghubungkan data dari n masukan ke sebuah saluran output. Multiplekser 2 ke 1 ini berfungsi untuk memilih beberapa input untuk hanya 1 output.

Jika pada bentuk FPGA memiliki CLB, I/O Block dan Programmable Interconnect. Sedangkan dari CLB memiliki isi tersendiri yang terdiri dari LUT, D Flip-flop dan Multiplekser 2 ke 1. Ternyata LUT yang terdapat pada CLB juga memiliki isi, yang terdiri dari :

• 4 buah slice, 
•  Dalam 1 slice terdiri dari :

              -  SR (Shift Register), 

              -  RAM (Random Access Memory),

              -  Informasi Input 

Daftar Pustaka

§  https://tsulaksana.wordpress.com/2011/06/29/vlsi-fpga-fpaa-dan-vhdl/

§  http://alawiyahtuti18.blogspot.co.id/2011/10/fpga-field-programmable-gate-array.html

§  http://aangdhonz.blogspot.co.id/2011/10/catatan-fpga.html

§  https://kunilkuda021.wordpress.com/2007/05/30/pandangan-ttg-fpga-technology/

§  http://cicimarici.blogspot.co.id/2010/10/tentang-fpga-field-programmable-gate.html