FPGA مخفف Field Programmable Gate Array است که در فارسی به آن آرایه گیت قابل برنامه‌ریزی می‌گویند. به زبان ساده‌تر، FPGA یک مدار مجتمع است که برای پیکربندی یا برنامه‌ریزی پس از قرار گرفتن در مدار طراحی شده تا بشه عملکرد قطعات دیجیتال رو به‌روزرسانی کرد یا تغییر ...
آشنایی با دوره آموزش FPGA کاربردی
FPGA مخفف Field Programmable Gate Array است که در فارسی به آن آرایه گیت قابل برنامه‌ریزی می‌گویند. به زبان ساده‌تر، FPGA یک مدار مجتمع است که برای پیکربندی یا برنامه‌ریزی پس از قرار گرفتن در مدار طراحی شده تا بشه عملکرد قطعات دیجیتال رو به‌روزرسانی کرد یا تغییر داد. دوره آموزش FPGA کاربردی دقیقاً همین موضوع رو هدف گرفته و در ۲۶ جلسه آموزشی به صورت رایگان در پلتفرم مکتب خونه در اختیار علاقه‌مندان قرار گرفته.
قبل از اینکه بریم سراغ معرفی کامل دوره، بد نیست کمی درباره ماهیت این مدار مجتمع و جنبه‌های مختلفش صحبت کنیم.
FPGA چیست و چرا این‌قدر مهم شده؟
Field Programmable Gate Array یا همون FPGA یک دستگاه منطقی قابل برنامه‌ریزی هست (نوعی مدار مجتمع) که با استفاده ازش می‌شه مدارات پیچیده‌تری مثل میکروکنترلر، پردازنده تصویر و صدا، بخشی از گیرنده مدارات مخابراتی و خیلی چیزای دیگه رو با هزینه نسبتاً کم طراحی کرد. امروزه بیشتر شرکت‌های تولید قطعات، مثل سیسوگ، از فناوری FPGA در مدارات خودشون استفاده می‌کنند.
اجزای FPGA یا همون بلوک‌های منطقی ممکنه از هر چیزی تشکیل بشن؛ از گیت‌های منطقی ساده گرفته تا عناصر حافظه یا تقریباً هر عنصر دیگه‌ای. همین ویژگی باعث می‌شه FPGA انعطاف‌پذیری فوق‌العاده‌ای داشته باشه و طراحی و توسعه باهاش خیلی راحت‌تر بشه. توی دوره آموزش FPGA کاربردی هم به همین موضوع اشاره شده.
کاربردهای FPGA در دنیای واقعی
FPGA در برنامه‌های زیادی استفاده می‌شه. با توجه به هزینه‌ای که دارن، این تراشه‌ها در محصولات ارزان‌قیمت با مصرف بالا چندان به‌صرفه نیستن، اما در عوض در صنایع و حوزه‌های مختلفی که به مدارهای منطقی پیچیده نیاز دارن کاربرد پیدا می‌کنند. یا در شرایطی که پیش‌بینی بشه در آینده تغییراتی برای این مدارها لازمه، باز هم FPGA انتخاب هوشمندانه‌ایه. کاربردهای FPGA طیف وسیعی از حوزه‌ها رو پوشش می‌ده؛ از تجهیزات ویدئویی و تصویربرداری گرفته تا مدارات هوافضا و کاربردهای نظامی و همچنین الکترونیک برای پردازش‌های تخصصی.
ماهیت قابل تنظیم مجدد FPGA یعنی می‌شه ازش در تعداد زیادی از برنامه‌های مختلف استفاده کرد. دو تا از بارزترین کاربردهای FPGA اینا هستن:
نمونه‌سازی ASIC: مدارهای مجتمع با کاربرد خاص (ASIC) اغلب در تولید با حجم بالا استفاده می‌شن، اما توسعه‌شون بسیار پرهزینه‌ست و تغییرات توشون گرون و زمان‌بر تموم می‌شه؛ چون عملکردشون ثابته. از اونجایی که تراشه‌های ASIC معمولاً خیلی پیچیده هستن، اغلب داخلشون از FPGA استفاده می‌شه که این کار علاوه بر ساده‌سازی طراحی، عملکرد مدار رو کاملاً پویا و قابل تغییر می‌کنه.
تجهیزات تعریف‌شده نرم‌افزاری: با توجه به اینکه تجهیزات امروزی بیشتر به سمت نرم‌افزاری می‌رن، این امکان وجود داره که با FPGA تجهیزات نرم‌افزاری دقیقی ساخت. توی دوره آموزش FPGA کاربردی به این جنبه از کاربرد FPGA هم پرداخته شده.
معرفی دوره آموزش FPGA کاربردی
دوره آموزش FPGA کاربردی یکی از بهترین گزینه‌های آموزشی برای یادگیری مفاهیم FPGA به‌حساب میاد که هم‌اکنون به صورت رایگان در پلتفرم مکتب خونه در دسترس کاربران قرار داره. این دوره شامل ۲۶ جلسه آموزشی–کاربردی هست که به صورت تخصصی و عملی به مفاهیم حول FPGA می‌پردازه.
هدف این دوره، آشنایی متقاضیان با FPGA و طراحی مدارهای پویا از صفر تا صد هست و می‌تونه نقطه شروع خوبی برای ورود به بازار کار FPGA باشه. اگه دانشجو هستی و دنبال یه مهارت عملی می‌گردی که توی پروژه‌های دانشگاهی و بعداً بازار کار به کارت بیاد، این دوره می‌تونه یه انتخاب جدی باشه.
خلاصه مشخصات دوره
ویژگی
جزئیات
عنوان دوره
آموزش FPGA کاربردی
تعداد جلسات
۲۶ جلسه
مدت زمان
حدود ۲۰ ساعت و ۳۰ دقیقه
سطح
مقدماتی تا پیشرفته (کاربردی)
زبان
انگلیسی
هزینه
رایگان
پیش‌نیازهای دوره کاربردی آموزش FPGA
از اونجایی که این دوره به زبان انگلیسی ضبط و ارائه شده، برای درک کامل مفاهیم لازمه که کاربران تسلط نسبی به زبان انگلیسی داشته باشن و بتونن مطالب بیان‌شده رو دنبال کنن. همچنین از پیش‌نیازهای دوره آموزش FPGA کاربردی، آشنایی با زبان‌های توصیف سخت‌افزار مثل VHDL و Verilog هست. خوبه بدونی که دوره‌های آموزشی این دو زبان توصیف سخت‌افزار هم در پلتفرم مکتب خونه قرار داده شده‌اند.
اصول FPGA
مزیت بزرگ و اصلی FPGA اینه که تراشه‌اش کاملاً قابل برنامه‌ریزیه و می‌شه دوباره برنامه‌ریزی‌اش کرد. به این ترتیب تراشه ما به یه مدار منطقی بزرگ تبدیل می‌شه که می‌شه بر اساس یه طراحی خاص پیکربندی‌اش کرد و در صورت نیاز به تغییرات، با یه به‌روزرسانی دوباره برنامه‌ریزی‌اش کرد.
پس اگه مداری ساخته شده باشه و حاوی یه FPGA به‌عنوان بخشی از مدار باشه، در طول فرآیند تولید برنامه‌ریزی می‌شه و بعداً هم می‌تونه دوباره برنامه‌ریزی بشه تا هر تغییری روش اعمال بشه. توی دوره آموزش FPGA کاربردی اصول FPGA و نحوه کار باهاش به صورت کامل پوشش داده شده و کاربران نگرانی خاصی از این بابت ندارن.
اگرچه FPGA مزایای زیادی داره، اما طبیعتاً معایبی هم داره. این تراشه‌ها نسبت به ASICهای معادل یا سایر ICهای مشابه کندترن و علاوه بر این، در برخی شرایط گرون‌تر هم تموم می‌شن. این یعنی انتخاب استفاده از طراحی مبتنی بر FPGA باید در اوایل چرخه طراحی انجام بشه و به مواردی مثل اینکه آیا تراشه نیاز به برنامه‌ریزی مجدد داره یا نه، آیا می‌شه عملکردی معادل رو جای دیگه به دست آورد یا نه، و خیلی موارد دیگه بستگی داره.
قطعات داخلی FPGA
معماری داخلی FPGA کلید انعطاف‌پذیری و در نتیجه موفقیتش هست. اساساً یه FPGA از دو عنصر اساسی تشکیل شده:
بلوک‌های منطقی: بلوک منطقی در یه FPGA می‌تونه به روش‌های مختلفی پیاده‌سازی بشه. پیاده‌سازی واقعی به سازنده و همچنین سری FPGA مورد استفاده بستگی داره.
مسیریابی داخلی FPGA: کانال‌های مسیریابی در FPGA شامل سیم‌هایی هستن که می‌تونن با استفاده از سوئیچ‌های قابل تنظیم الکتریکی به هم متصل بشن. به این ترتیب می‌شه نقاط مختلف تراشه رو به هم پیوند داد و بلوک‌های منطق مشترک مختلف رو به هر طریقی که لازمه به هم وصل کرد.
توسعه سیستم‌عامل FPGA
از اونجایی که FPGA یه آرایه منطقی قابل تنظیمه، پس باید برای برآورده کردن نیازهای سیستم تنظ
