Sayısal Sistem Tasarımı ile FPGA Teknolojisinin Geleceği ve FPGA Tasarımını Öğrenmek İsteyenlere Yol Haritası

Entegre devreler Jack Kilby’nin ilk prototipinden bu yana uzunca bir yol almıştır ve şuanda Dünya üzerinde hiçbir teknolojinin ulaşamadığı bir yerdedir. Bu teknoloji günümüzün bilgisayarlarla çevrili toplumunun temelini oluşturmaktadır. Günümüzde milyonlarca eleman içeren düğme büyüklüğünde devreler mevcut olup, her geçen yıl daha güçlü ve daha az güç ve alan tüketimine sahip entegre devreler geliştiriliyor. Intel’in kurucularından Gordon Moore’un şu sözü de bu teknolojideki gelişimi gözler önüne sermektedir: “Otomobil endüstrisi yarı iletken endüstrisi kadar hızlı ilerleseydi, bir Rolls Royce galon (1 galon = 3,8 litre) başına 500.000 mil (1 mil = 1,6 km) yol alabilecek ve araçları park etmektense atmak daha ucuza gelecekti.”

FPGA Nedir? Özellikleri Nelerdir? Hangi Alanlarda Kullanılırlar?

FPGA, ASIC’lerin gerçekleştirebildiği lojik fonksiyonları gerçekleyebilen bir tür entegre devredir ama ASIC’lerden farklı olarak bu entegrelerin iç konfigürasyonu entegrenin üretiminden sonra istenildiği gibi değiştirilebilir. FPGA’ler içerisinde lojik kapılar ve hafıza elemanları bulunmaktadır ama hangilerini birbirine bağlanıp nasıl bir sonuç üreteceği tamamen kullanıcıya bırakılmıştır. Kullanıcı ihtiyacı olan tasarımı bir donanım tanımlama dili (HDL: Hardware Description Language) yardımıyla ifade eder ve FPGA içerisinde bulunan elemanların kapasitesi dahilinde tasarımını gerçekleyebilir. Tasarımı gerçekledikten sonra test ettiğinde devre çalışmazsa veya sisteme yeni bir özellik eklemek istediğinde, tasarım değiştirilip FPGA entegre üzerinde tekrar gerçeklenebilir. Bu avantajından dolayı piyasadaki birçok ASIC üreticisi tasarımını ilk önce FPGA üzerinde deneyip; gerektiğinde değişiklik yapıp tasarımın son haliyle ASIC üretip piyasaya sunmaktadır. Hızlı prototiplemenin haricinde diğer birçok uygulamada da FPGA kullanılmaktadır.

Entegre Devre Teknolojisi: ASIC, Mikroişlemciler ve FPGA

Hayatımızın neredeyse her alanında elektronik sistemlerle karşılaşmaktayız. Bu sistemler artık hayatımızın vazgeçilmez bir parçası olmuştur ve her yeni günde çeşitli elektronik devrelere sahip milyonlarca alet üretilmektedir. Bu elektronik devrelerin tasarlanıp üretilmesinde kullanılan teknolojiler de geçmişten günümüze büyük gelişim göstermiştir.

Devam etmeden önce Elektronik Mühendisi ve Programlama ve Gömülü Sistemler hakkındaki bu konuyla alakalı yazılarımı okumanızı tavsiye ederim.

Hep birlikte geçmişe gidelim. İlk başlarda sadece transistörler vardı. Bunları bir çeşit elektronik kuvvetlendirici veya anahtar olarak düşünebiliriz ama bunlar mevcut olan vakum tüplerine göre çok daha küçük boyuttaydılar. 1950’li yılların sonlarındaysa Jack Kilby’nin liderliğinde Texas Instruments ve diğer bazı şirketler birkaç transistörü bir parça silicon üzerine gömmeye çalıştılar ve sonrasında da ilk entegre devre (IC: Integrated Circuit) geliştirilmiş oldu. Bu buluş geçtiğimiz yüzyılın en önemli ve insan hayatını en çok etkileyen gelişmesiydi ve doğal olarak Jack Kilby’e Fizik dalında Nobel ödülünü kazandıracaktı.