Шта су ФПГА?

Ако сте икада читали о емулацији ретро игара, можда сте наишли на тип полупроводника који се зове Фиелд-Программабле Гате Арраи (ФПГА). Ово су посебна интегрисана кола која се могу реконфигурисати након производње захваљујући конфигурабилним логичким блоковима (ЦЛБ). Другим речима, у основи можете репрограмирати чипсет да делује као било који други тип дигиталног кола, који има вишеструке примене у АИ, дизајну чипсета и другим пољима.

ФПГА имају много случајева употребе, а уређаји као што је Аналогуе Поцкет користе их за подршку различитим ручним уређајима. Међутим, Мицрософт такође користи ФПГА за напајање Бинг-а јер омогућава компанији да их брзо репрограмира како би подржала нове алгоритме како се развијају.

ФПГА наспрам традиционалних ЦПУ-а: у чему је разлика?

За разлику од стандардног чипсета — Снапдрагон 8 Ген 2, на пример — ФПГА није дизајниран да се репрограмира на терену. То је систем на чипу (СоЦ) састављен од више делова, укључујући ГПУ, НПУ и ЦПУ. Када се пошаље, то ће добити потрошачи и предузећа.

ФПГА, међутим, треба да буду савитљиве тако да корисник може да промени делове чипа без увођења додатних трошкова или ризика. У индустријама које се брзо развијају, као што су аутомобили који се сами возе, нови прописи и стандарди могу бити уведени у било ком тренутку за било који аспект уређаја. Употреба ФПГА може омогућити ОТА ажурирање за репрограмирање чипа да подржи нове стандарде.

Једна велика разлика између ФПГА и традиционалних ЦПУ-а је у томе што су дизајнирани да обрађују податке паралелно уз компромис много ниже брзине такта. На пример, ФПГА са 10 цевовода за обраду података може да изврши операције множења на два броја за сваки цевовод, множећи 20 бројева по циклусу. Традиционални ЦПУ може да помножи два броја по циклусу, по језгру и у секвенцијалном редоследу.

Како ФПГА раде за емулацију?

ФПГА се често користе за емулацију хардвера, а занимљив део процеса дизајна чипсета је употреба ФПГА за емулацију различитих делова СоЦ-а у тестирању. Дизајнери чипсета могу да користе више ФПГА за прототип интегрисаног кола специфичног за апликацију (АСИЦ). Језик описа хардвера (ХДЛ) се користи за креирање хардверског дизајна, а овај језик говори ФПГА како да се уреди. У случају аналогног џепа, ови дизајни се дистрибуирају у облику „језгра“ типично написаних у Верилогу, а корисници могу да преузму језгро како би припремили ручни рачунар за одређене конзоле.

На пример, Аналогуе Поцкет може читати Гаме Бои игре директно у свом отвору за кертриџ и играти их као да је оригинална конзола. И не само то, већ и адаптери за кертриџ додају додатну подршку за друге уређаје, као што су Гаме Геар, Атари Линк и још много тога. Ово је могуће само због репрограмабилне природе ФПГА који користи емулацију хардвера уместо софтверске емулације како би се осигурало да се игре могу играти. МиСТер (који користи ДЕ-10 Нано ФПГА плочу као основу и захтева додатне модуле на врху) је сличан по томе што се може користити за емулацију конзола као што су СНЕС, Сега Генесис, па чак и ГамеЦубе. Хардверска емулација је генерално прецизнија од софтверске емулације, а истовремено нуди и предности перформанси.

Иако хардвер стари и временом може постати непоуздан, ФПГА се једноставно могу репрограмирати да емулирају исто хардверско искуство.

Наравно, то не значи да су језгра савршена ХДЛ интерпретација чипсета један на један. Они су прилично близу, али се временом праве поправке и побољшања језгара како би се решили проблеми који се могу идентификовати у нормалној употреби. Ова језгра су направљена обрнутим инжењерингом чипсета који улазе у ове уређаје и захтевају мапирање сваке компоненте на матичној плочи. У прилагођеним власничким скуповима чипова то постаје још теже, а програмери често морају да виде "неотворен" чип са микроскопом да видите шта се тачно дешава унутар чипа и поновите то.

Због тога су ФПГА такође важни за очување хардвера. Иако хардвер стари и временом може постати непоуздан, ФПГА се једноставно могу репрограмирати да емулирају исто хардверско искуство. Чип ће преуредити сопствену физичку логику унутар себе како би одговарао било којој језгри која му је дата. ОпенФПГА екосистем је дизајниран да помогне у очувању тог хардвера.

Поврх тога, добијате додатну корист од играња тих игара на легитиман начин, али на бољем укупном хардверу. Можете да узмете Аналогуе Поцкет за 220 долара и играте Гаме Бои игре баш као што сте то радили у прошлости, али са бољим квалитетом израде, бољим екраном, па чак и подршком за базну станицу.

Недостаци ФПГА

Међутим, постоји неколико недостатака. За почетак, они заузимају много више простора од традиционалних ЦПУ-а, а такође су знатно скупљи за производњу. Уређаји као што су Аналогуе Поцкет и МиСТер ФПГА коштају много новца, при чему ће вам други коштати више од 500 долара ако узмете и неколико додатака. Већина људи би само радије емулирала игре на својим паметним телефонима или рачунарима и није их брига за савршену тачност пиксела коју пружа емулација на нивоу хардвера.

Наравно, ФПГА су такође донекле у повојима везаним за потрошаче, а њихова популарност је тек порасла последњих година. Они су заправо присутни толико дуго у случајевима професионалне употребе од стране научника, архитеката чипсета, вештачке интелигенције и слично, али тек последњих година су се појавили потрошачки уређаји и одрживи су за употребу на лежерније или ентузијастичке начине.

За већину људи који желе да уђу у емулацију, погодност наменског уређаја који гарантује а истинско оригинално искуство је примамљиво, али то није нешто што је свима потребно или чак није стало до тога. Лично, ако желим да играм игру као што је Супер Марио Брос, радо ћу је играти на свом телефону у покрету. Не треба ми наменски уређај за то, али разумем привлачност да га имам.