FPGA Introduction Course Training #01 – The Basics

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– FPGA는 field programmable gate array를 의미한다.
– FPGA를 사용하면 어떠한 연산 문제도 풀 수 있다.
– FPGA는 빠르고 유연하다는 장점이 있다.
– ASIC prototyping, 알고리즘 가속 등에 사용할 수 있다.

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– FPGA는 내부적으로 logical cell, interconnect, RAM, DSP, DCM 등을 갖고 있다.
– Logical cell은 lookup table, flip-flop, MUX로 구성되며, 이를 사용해 combinational, sequential logic 등을 구현할 수 있다.
– Logical cell 사이에 interconnect가 있는데, 이를 조작해 logical cell을 원하는대로 연결할 수 있다.
– 내장 RAM을 사용하면 logical cell을 소모하지 않고도 RAM을 사용할 수 있다.
– DSP를 사용하면 매우 높은 throuhgput을 갖는 디지털 기능을 구현할 수 있다.
– DCM은 digital clock manager의 약자인데, 이를 사용해 주파수 생성 가능하다.

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– NAND를 사용해 NOT, AND, OR, XOR 등을 구현할 수 있다.
– NAND는 CMOS로 쉽게 구현 가능하다.
– 이해가 되지 않는다면 IT CookBook, 디지털 공학 : 논리회로의 설계 원리 읽어보기.

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– 디지털 회로의 종류에는 combinational, sequential logic이 있다. Combinational logic은 메모리가 없음. A, B, C 값이 변하면 D의 값이 즉시 변한다. D는 A, B, C의 함수이며 시간과는 무관하다. Sequential logic은 메모리를 갖는다. D flip-flop에서 Q는 clk의 rising edge에서만 D 값을 반영하며, clk이 변하지 않으면 이전의 D값을 기억한다 (메모리로 기능함).

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– FPGA의 workflow는 위와 같음.

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– 이 강좌에서는 간단한 ZedBoard에서 combinational logic과 sequential logic을 만들어 보는 실습을 함.
– ZedBoard에서 간단한 회로를 설계하는 방법을 확인할 수 있었음. 임의로 port를 설정하고 여기에 적절한 pin을 할당함으로써 원하는대로 동작하도록 할 수 있다는 것을 확인함.
– Create hierarchy 기능을 사용해 두 개 이상의 block을 상위 block으로 wrapping할 수 있음을 확인함.

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