एफपीजीए क्या हैं?

यदि आपने कभी रेट्रो-गेमिंग इम्यूलेशन के बारे में पढ़ा है, तो आप फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल गेट ऐरे (एफपीजीए) नामक एक अर्धचालक प्रकार के बारे में जान सकते हैं। ये विशेष एकीकृत सर्किट हैं जो कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक ब्लॉक (सीएलबी) की बदौलत निर्मित होने के बाद खुद को पुन: कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। दूसरे शब्दों में, आप मूल रूप से चिपसेट को किसी अन्य प्रकार के डिजिटल सर्किट के रूप में कार्य करने के लिए पुन: प्रोग्राम कर सकते हैं, जिसमें एआई, चिपसेट डिज़ाइन और अन्य क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग हैं।

एफपीजीए के कई उपयोग के मामले हैं, और एनालॉग पॉकेट जैसे उपकरण विभिन्न हैंडहेल्ड उपकरणों का समर्थन करने के लिए उनका उपयोग करते हैं। हालाँकि, Microsoft बिंग को पावर देने के लिए FPGAs का भी उपयोग करता है क्योंकि यह कंपनी को नए एल्गोरिदम विकसित होते ही उन्हें समर्थन देने के लिए तुरंत पुन: प्रोग्राम करने की अनुमति देता है।

एफपीजीए बनाम पारंपरिक सीपीयू: क्या अंतर है?

एक मानक चिपसेट के विपरीत - स्नैपड्रैगन 8 जेन 2, उदाहरण के लिए - एक FPGA को फ़ील्ड में पुन: प्रोग्राम करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। यह एक सिस्टम ऑन चिप (SoC) है जो GPU, NPU और CPU सहित कई भागों से बना है। एक बार जब यह भेज दिया जाएगा, तो उपभोक्ताओं और व्यवसायों को वही मिलेगा।

हालाँकि, FPGAs को लचीला बनाने का इरादा है ताकि उपयोगकर्ता बिना किसी अतिरिक्त लागत या जोखिम के चिप के हिस्सों को बदल सके। तेजी से आगे बढ़ने वाले उद्योगों में, जैसे सेल्फ-ड्राइविंग ऑटोमोबाइल, डिवाइस के किसी भी पहलू के लिए किसी भी समय नए नियम और मानक पेश किए जा सकते हैं। एफपीजीए का उपयोग नए मानकों का समर्थन करने के लिए चिप को पुन: प्रोग्राम करने के लिए ओटीए अपडेट की अनुमति दे सकता है।

एफपीजीए और पारंपरिक सीपीयू के बीच एक बड़ा अंतर यह है कि उन्हें बहुत कम क्लॉक स्पीड के ट्रेड-ऑफ पर समानांतर में डेटा संसाधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उदाहरण के लिए, डेटा प्रोसेसिंग के लिए 10 पाइपलाइनों वाला एक एफपीजीए प्रत्येक पाइपलाइन के लिए दो संख्याओं पर गुणन संचालन निष्पादित कर सकता है, प्रति चक्र 20 संख्याओं को गुणा कर सकता है। एक पारंपरिक सीपीयू प्रति चक्र, प्रति कोर और अनुक्रमिक क्रम में दो संख्याओं को गुणा कर सकता है।

अनुकरण के लिए FPGAs कैसे कार्य करते हैं?

FPGAs का उपयोग अक्सर हार्डवेयर अनुकरण के लिए किया जाता है, और चिपसेट डिजाइन प्रक्रिया का एक दिलचस्प हिस्सा परीक्षण में SoC के विभिन्न भागों का अनुकरण करने के लिए FPGAs का उपयोग है। चिपसेट डिज़ाइनर एप्लिकेशन-विशिष्ट इंटीग्रेटेड सर्किट (एएसआईसी) को प्रोटोटाइप करने के लिए कई एफपीजीए का उपयोग कर सकते हैं। हार्डवेयर डिज़ाइन बनाने के लिए हार्डवेयर विवरण भाषा (एचडीएल) का उपयोग किया जाता है, और यह भाषा एफपीजीए को बताती है कि खुद को कैसे व्यवस्थित किया जाए। एनालॉग पॉकेट के मामले में, ये डिज़ाइन आमतौर पर वेरिलॉग में लिखे गए "कोर" के रूप में वितरित किए जाते हैं, और उपयोगकर्ता विशिष्ट कंसोल के लिए हैंडहेल्ड तैयार करने के लिए एक कोर डाउनलोड कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, एनालॉग पॉकेट गेम ब्वॉय गेम को सीधे अपने कार्ट्रिज स्लॉट में पढ़ सकता है और उन्हें ऐसे खेल सकता है जैसे कि यह मूल कंसोल था। इतना ही नहीं, बल्कि कार्ट्रिज एडेप्टर अन्य उपकरणों के लिए भी अतिरिक्त समर्थन जोड़ते हैं, जैसे गेम गियर, अटारी लिंक्स और भी बहुत कुछ। यह केवल एफपीजीए की पुन: प्रोग्राम करने योग्य प्रकृति के कारण संभव है जो यह सुनिश्चित करने के लिए कि गेम खेलने योग्य हैं, सॉफ़्टवेयर अनुकरण के बजाय हार्डवेयर अनुकरण का उपयोग करता है। एक MiSTer (जो आधार के रूप में DE-10 नैनो FPGA बोर्ड का उपयोग करता है और इसके शीर्ष पर अतिरिक्त मॉड्यूल की आवश्यकता होती है) यह समान है कि इसका उपयोग एसएनईएस, सेगा जेनेसिस और यहां तक ​​कि कंसोल का अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है खेल घन। हार्डवेयर इम्यूलेशन आम तौर पर सॉफ्टवेयर इम्यूलेशन की तुलना में अधिक सटीक होता है और साथ ही प्रदर्शन लाभ भी प्रदान करता है।

जबकि हार्डवेयर पुराना हो जाता है और समय के साथ अविश्वसनीय हो सकता है, उसी हार्डवेयर अनुभव का अनुकरण करने के लिए FPGAs को बस पुन: प्रोग्राम किया जा सकता है।

बेशक, इसका मतलब यह नहीं है कि कोर एक चिपसेट की एक-से-एक एचडीएल व्याख्या है। वे काफी करीब आते हैं, लेकिन सामान्य उपयोग में पहचानी जा सकने वाली समस्याओं को ठीक करने के लिए समय के साथ कोर में सुधार और सुधार किए जाते हैं। ये कोर इन उपकरणों में जाने वाले चिपसेट को रिवर्स इंजीनियरिंग द्वारा बनाए जाते हैं, और उन्हें मदरबोर्ड पर प्रत्येक घटक को मैप करने की आवश्यकता होती है। कस्टम मालिकाना चिपसेट में यह और भी कठिन हो जाता है, डेवलपर्स को अक्सर देखने की आवश्यकता होती है माइक्रोस्कोप के साथ एक "अनकैप्ड" चिप, यह देखने के लिए कि चिप के अंदर वास्तव में क्या चल रहा है और इसे दोहराएँ।

इसीलिए हार्डवेयर संरक्षण के लिए FPGAs भी महत्वपूर्ण हैं। जबकि हार्डवेयर पुराना हो जाता है और समय के साथ अविश्वसनीय हो सकता है, उसी हार्डवेयर अनुभव का अनुकरण करने के लिए FPGAs को बस पुन: प्रोग्राम किया जा सकता है। चिप अपने अंदर दिए गए किसी भी कोर से मेल खाने के लिए अपने स्वयं के भौतिक तर्क को पुनर्व्यवस्थित करेगी। ओपनएफपीजीए पारिस्थितिकी तंत्र को उस हार्डवेयर संरक्षण में सहायता के लिए डिज़ाइन किया गया है।

इसके अलावा, आपको उन खेलों को वैध-अनुभव वाले तरीके से लेकिन बेहतर समग्र हार्डवेयर पर खेलने का अतिरिक्त लाभ मिलता है। आप 220 डॉलर में एक एनालॉग पॉकेट खरीद सकते हैं और गेम ब्वॉय गेम वैसे ही खेल सकते हैं जैसे आप पहले खेलते थे, लेकिन उच्च निर्माण गुणवत्ता, बेहतर स्क्रीन और यहां तक ​​कि डॉक समर्थन के साथ।

एफपीजीए की कमियां

हालाँकि, कुछ कमियाँ भी हैं। शुरुआत के लिए, वे पारंपरिक सीपीयू की तुलना में बहुत अधिक जगह लेते हैं, और उनका उत्पादन करना भी काफी महंगा होता है। एनालॉग पॉकेट और MiSTer FPGA जैसे उपकरणों की कीमत बहुत अधिक है, यदि आप कुछ ऐड-ऑन भी लेते हैं तो आपको $500 से अधिक का भुगतान करना होगा। अधिकांश लोग केवल अपने स्मार्टफ़ोन या अपने कंप्यूटर पर गेम का अनुकरण करना पसंद करेंगे और हार्डवेयर-स्तर के अनुकरण द्वारा प्रदान की जाने वाली पिक्सेल-परिपूर्ण सटीकता की परवाह नहीं करते हैं।

बेशक, एफपीजीए भी कुछ हद तक उपभोक्ता-संबंधित प्रारंभिक अवस्था में हैं, उनकी लोकप्रियता हाल के वर्षों में ही बढ़ी है। वे वास्तव में वैज्ञानिकों, चिपसेट आर्किटेक्ट्स, एआई और इसी तरह के व्यावसायिक उपयोग के मामलों में लंबे समय से मौजूद हैं, लेकिन यह हाल के वर्षों में ही हुआ है कि उपभोक्ता उपकरण सामने आए हैं और अधिक आकस्मिक या उत्साही तरीकों से उपयोग के लिए व्यवहार्य हैं।

अधिकांश लोग जो अनुकरण में आना चाहते हैं, उनके लिए एक समर्पित उपकरण की सुविधा है जो गारंटी देता है सच्चा-से-मौलिक अनुभव आकर्षक है, लेकिन यह ऐसी चीज़ नहीं है जिसकी हर किसी को ज़रूरत है या इसकी परवाह भी नहीं है। निजी तौर पर, अगर मैं सुपर मारियो ब्रदर्स जैसा गेम खेलना चाहता हूं, तो मैं इसे चलते-फिरते अपने फोन पर खेलने में खुश हूं। मुझे इसके लिए किसी समर्पित उपकरण की आवश्यकता नहीं है, लेकिन मैं इसके होने के आकर्षण को समझता हूं।