FPGA Grundlagen

FPGAs - Field Programmable Gate Arrays - sind Logikbausteine, mit deren Hilfe nahezu beliebige Digitalschaltungen in einem Baustein (dem FPGA) realisiert werden können, ohne mit erheblichem finanziellen Aufwand einen kundenspezifischen Chip fertigen zu lassen. FPGAs werden sowohl zum Rapid Prototyping als auch in Serienprodukten eingesetzt, und das in ganz verschiedenen Anwendungsgebieten. Diese reichen z.B. von der schnellen Signalverarbeitung in einem mobilen Messgerät bis zum Einsatz in Grossrechenzentren, wo FPGAs als Hardwarebeschleuniger eingesesetzt werden, welche für den jeweiligen Anwendungsfall passend "programmiert" werden. Ein grosser Vorteil von FPGAs im Vergleich zu Mikrocontrollern und anderen Prozessoren sind ihre Möglichkeiten zur Parallelverarbeitung, ihre Flexibilität (Bildverarbeitungsfrontend mit schnellen Filtern, Maschinensteuerung mit höchsten Echtzeitanforderungen oder Mustererkennung mit neuronalem Netzwerk - lediglich eine Frage der Konfiguration) sowie ihr im Vergleich zu anderen Lösungsmöglichkeiten wie GPUs niedriger Energiebedarf. Zum erfolgreichen Einsatz von FPGAs, unabhängig von der individuellen Rolle als Entwickler oder Entscheidungsträger, sind solide Grundkenntnisse über FPGAs und den Workflow zum Erstellen von FPGA-Designs erforderlich. Diese Kenntnisse werden hier vermittelt.