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Jul 29, 2023

O que é um array de portas programável em campo?

Ernie Smith é um ex-colaborador da BizTech, um blogueiro da velha escola especializado em projetos paralelos e um fanático por história da tecnologia que pesquisa sistemas operacionais antigos para se divertir. Quando se trata de grandes

Ernie Smith é um ex-colaborador da BizTech, um blogueiro da velha escola especializado em projetos paralelos e um fanático por história da tecnologia que pesquisa sistemas operacionais antigos para se divertir.

Quando se trata dos principais tipos de chips usados ​​em computadores, grande parte do foco está nas unidades centrais de processamento (CPUs) ou nas unidades de processamento gráfico (GPUs). Mas esses não são os únicos tipos de chips que podem ajudar a moldar uma experiência de computação: outro tipo de chip chamado FPGA (field programmable gate array) é um tipo de circuito integrado extremamente flexível que pode ser reprogramado.

Esta tecnologia existe há 40 anos, mas só agora está a atingir o seu sucesso nas configurações de TI, especialmente na nuvem e nos centros de dados.

Um FPGA é um tipo de circuito integrado que permite que o circuito eletrônico dentro do chip seja recriado conforme necessário. O usuário final pode programá-lo para funcionar de uma maneira específica para uma abordagem semelhante a um software para a construção de circuitos especializados.

O FPGA tem uma longa e rica história em computação. Seus conceitos básicos derivam de tecnologias predecessoras, como memória programável somente leitura (PROM), que remonta à década de 1960, e matriz de portas programáveis ​​por máscara, que a Motorola e a Texas Instruments experimentaram pela primeira vez no início da década de 1970. Assim como os FPGAs, essas tecnologias podem ser reprogramadas. No entanto, eles não podem ser alterados dinamicamente. Muitos PROMs básicos, por exemplo, permitem apenas alterações binárias habilitadas por hardware.

O mercado comercial de FPGA começou no início da década de 1980, liderado pelo surgimento da Altera, que desenvolveu o primeiro dispositivo lógico reprogramável em 1984, e da Xilinx, que trouxe ao mercado o primeiro FPGA comercialmente viável.

Altera e Xilinx tiveram uma longa história independente e, por muitos anos, foram os únicos fabricantes de dispositivos FPGA. A competição entre as duas empresas ajudou a transformar os FPGAs em uma tecnologia de sucesso no mercado de sistemas embarcados.

Cada empresa foi recentemente adquirida por um dos maiores gigantes de CPU: a Intel comprou a Altera por US$ 16,7 bilhões em 2015 e a AMD concluiu uma aquisição da Xilinx por US$ 50 bilhões no início de 2022, a maior aquisição já feita na indústria de chips. Essas aquisições impactam o papel que o FPGA desempenhará na computação futura, inclusive na sua pilha de TI.

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Pense em um FPGA como uma versão mais dinâmica de um circuito integrado que pode ser gerenciado para tarefas mais especializadas. Em vez das tarefas de uso geral frequentemente realizadas por CPUs ou GPUs, os FPGAs podem se adaptar à tarefa em questão. Isso pode levar a resultados mais especializados, mas requer personalização.

Central para o conceito FPGA é um array de portas, um estilo de circuito integrado de aplicação específica (ASIC) usado para alterar fisicamente o circuito de um chip para um caso de uso específico, criando um chip “semi-personalizado”. O FPGA substitui o processo mecânico pelo uso de uma linguagem de descrição de hardware, uma espécie de linguagem de programação que define a estrutura comportamental do chip. Fãs de computadores e videogames antigos têm utilizado FPGAs para oferecer recriações fiéis de hardware que não está mais sendo produzido como alternativa à emulação de software.

Um projeto DIY popular chamado MiSTer usa um DE-10 Nano, baseado no sistema Cyclone V da Intel em um chip, para recriar os chips em computadores antigos e consoles de videogame. Outro ponto de venda é que os FPGAs modernos podem implementar dinamicamente todas as funções de hardware de sistemas antigos, como o Commodore Amiga ou o Nintendo Entertainment System.

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O FPGA se enquadra em uma classe mais ampla de circuitos integrados comumente usados ​​em sistemas embarcados, como o ASIC e o microcontrolador. Todos os três registaram melhorias significativas nos últimos anos, com a abordagem integrada de sistema num chip. O microcontrolador inspirou grande parte da inovação vista em CPUs baseadas em ARM, como aquelas usadas em smartphones e no silício da Apple. Embora os microcontroladores possam funcionar em espaços semelhantes aos ASICs e FPGAs, eles tendem a compartilhar mais DNA com CPUs tradicionais.