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Jul 29, 2023

현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이란 무엇입니까?

Ernie Smith는 BizTech의 전 기고자이자 사이드 프로젝트를 전문으로 하는 구식 블로거이자 재미로 빈티지 운영 체제를 연구하는 기술 역사 광팬입니다. 전공으로 하면

Ernie Smith는 BizTech의 전 기고자이자 사이드 프로젝트를 전문으로 하는 구식 블로거이자 재미로 빈티지 운영 체제를 연구하는 기술 역사 광팬입니다.

컴퓨터에 사용되는 주요 칩 유형의 경우 중앙 처리 장치(CPU) 또는 그래픽 처리 장치(GPU)에 중점을 둡니다. 그러나 이것이 컴퓨팅 경험을 형성하는 데 도움이 될 수 있는 유일한 유형의 칩은 아닙니다. FPGA(Field Programmable Gate Array)라고 불리는 또 다른 유형의 칩은 재프로그래밍이 가능한 매우 유연한 종류의 집적 회로입니다.

이 기술은 40년 동안 존재해 왔지만 이제 IT 환경, 특히 클라우드와 데이터 센터에서 큰 진전을 보이고 있습니다.

FPGA는 칩 내의 전자 회로를 필요에 따라 다시 생성할 수 있는 일종의 집적 회로입니다. 최종 사용자는 특수 회로 구축에 대한 소프트웨어와 유사한 접근 방식을 위해 특정 방식으로 작동하도록 프로그래밍할 수 있습니다.

FPGA는 컴퓨팅 분야에서 길고 풍부한 역사를 가지고 있습니다. 기본 개념은 1960년대부터 시작된 PROM(프로그래밍 가능 읽기 전용 메모리), Motorola와 Texas Instruments가 1970년대 초에 처음 실험한 마스크 프로그래밍 가능 게이트 어레이와 같은 이전 기술에서 유래했습니다. FPGA와 마찬가지로 이러한 기술도 다시 프로그래밍할 수 있습니다. 그러나 동적으로 변경할 수는 없습니다. 예를 들어, 많은 기본 PROM은 하드웨어를 통해 활성화되는 바이너리 변경만 허용합니다.

상용 FPGA 시장은 1984년 최초의 재프로그래밍 가능 논리 장치를 개발한 Altera와 최초의 상용 FPGA를 시장에 출시한 Xilinx의 등장으로 1980년대 초에 시작되었습니다.

Altera와 Xilinx는 오랜 독립 역사를 갖고 있으며 수년 동안 유일한 FPGA 장치 제조업체였습니다. 두 회사 간의 경쟁은 FPGA를 임베디드 시스템 시장에서 성공적인 기술로 전환하는 데 도움이 되었습니다.

각 회사는 최근 주요 CPU 거대 기업 중 하나에 인수되었습니다. Intel은 2015년에 Altera를 167억 달러에 인수했고 AMD는 2022년 초에 Xilinx의 500억 달러 인수를 완료했습니다. 이는 칩 업계 최대 규모의 인수였습니다. 이러한 인수는 IT 스택을 포함하여 향후 컴퓨팅에서 FPGA가 수행할 역할에 영향을 미칩니다.

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FPGA를 보다 전문적인 작업을 위해 관리할 수 있는 보다 동적인 집적 회로 버전으로 생각하십시오. CPU나 GPU가 흔히 수행하는 범용 작업 대신 FPGA는 당면한 작업에 적응할 수 있습니다. 이를 통해 보다 전문적인 결과를 얻을 수 있지만 사용자 정의가 필요합니다.

FPGA 개념의 핵심은 특정 사용 사례에 맞게 칩의 회로를 물리적으로 변경하여 "세미 맞춤형" 칩을 만드는 데 사용되는 ASIC(주문형 집적 회로) 스타일인 게이트 어레이입니다. FPGA는 칩의 동작 구조를 정의하는 일종의 프로그래밍 언어인 하드웨어 설명 언어를 사용하여 기계적 프로세스를 대체합니다. 구식 컴퓨터 및 비디오 게임 팬은 소프트웨어 에뮬레이션의 대안으로 더 이상 생산되지 않는 하드웨어를 충실하게 재현하기 위해 FPGA를 활용해 왔습니다.

MiSTer라고 불리는 인기 있는 DIY 프로젝트 중 하나는 칩에 Intel의 Cyclone V 시스템을 기반으로 하는 DE-10 Nano를 사용하여 빈티지 컴퓨터와 비디오 게임 콘솔에서 칩을 재현합니다. 또 다른 판매 포인트는 최신 FPGA가 Commodore Amiga 또는 Nintendo Entertainment System과 같은 빈티지 시스템의 전체 하드웨어 기능을 동적으로 구현할 수 있다는 것입니다.

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FPGA는 ASIC 및 마이크로컨트롤러와 같은 임베디드 시스템에 일반적으로 사용되는 광범위한 종류의 집적 회로에 적합합니다. 세 가지 모두 통합 시스템 온 칩 접근 방식을 통해 최근 몇 년 동안 크게 개선되었습니다. 마이크로컨트롤러는 스마트폰 및 Apple 실리콘에 사용되는 것과 같은 ARM 기반 CPU에서 볼 수 있는 많은 혁신에 영감을 주었습니다. 마이크로 컨트롤러는 ASIC 및 FPGA와 유사한 공간에서 작동할 수 있지만 기존 CPU와 더 많은 DNA를 공유하는 경향이 있습니다.