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Jul 29, 2023

Qu'est-ce qu'un réseau de portes programmable sur site ?

Ernie Smith est un ancien contributeur de BizTech, un blogueur de la vieille école spécialisé dans les projets parallèles et un passionné d'histoire de la technologie qui recherche les systèmes d'exploitation vintage pour le plaisir. Quand il s'agit de majeur

Ernie Smith est un ancien contributeur de BizTech, un blogueur de la vieille école spécialisé dans les projets parallèles et un passionné d'histoire de la technologie qui recherche les systèmes d'exploitation vintage pour le plaisir.

En ce qui concerne les principaux types de puces utilisées dans les ordinateurs, l’accent est mis en grande partie sur les unités centrales de traitement (CPU) ou les unités de traitement graphique (GPU). Mais ce ne sont pas les seuls types de puces qui peuvent contribuer à façonner une expérience informatique : un autre type de puce appelé FPGA (Field Programmable Gate Array) est un type de circuit intégré extrêmement flexible qui peut être reprogrammé.

Cette technologie existe depuis 40 ans, mais elle fait tout juste son apparition dans les environnements informatiques, notamment dans le cloud et dans les centres de données.

Un FPGA est un type de circuit intégré qui permet de recréer les circuits électroniques de la puce selon les besoins. L'utilisateur final peut le programmer pour qu'il fonctionne d'une manière spécifique pour une approche de type logiciel pour construire des circuits spécialisés.

Le FPGA a une longue et riche histoire en informatique. Ses concepts de base proviennent de technologies précédentes telles que la mémoire morte programmable (PROM), qui remonte aux années 1960, et le réseau de portes programmables par masque, que Motorola et Texas Instruments ont expérimenté pour la première fois au début des années 1970. Comme les FPGA, ces technologies peuvent être reprogrammées. Toutefois, ils ne peuvent pas être modifiés de manière dynamique. De nombreuses PROM de base, par exemple, n'autorisent que les modifications binaires activées via le matériel.

Le marché commercial des FPGA a débuté au début des années 1980, sous l’impulsion de l’émergence d’Altera, qui a développé le premier dispositif logique reprogrammable en 1984, et de Xilinx, qui a mis sur le marché le premier FPGA commercialement viable.

Altera et Xilinx ont une longue histoire indépendante et ont été pendant de nombreuses années les seuls fabricants de dispositifs FPGA. La concurrence entre les deux sociétés a contribué à faire des FPGA une technologie à succès sur le marché des systèmes embarqués.

Chaque société a récemment été rachetée par l'un des principaux géants des processeurs : Intel a acheté Altera pour 16,7 milliards de dollars en 2015 et AMD a finalisé l'acquisition de Xilinx pour 50 milliards de dollars début 2022, la plus grande acquisition jamais réalisée dans l'industrie des puces. Ces acquisitions ont un impact sur le rôle que les FPGA joueront dans l'informatique du futur, y compris dans votre pile informatique.

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Considérez un FPGA comme une version plus dynamique d'un circuit intégré qui peut être géré pour des tâches plus spécialisées. Plutôt que les tâches générales souvent entreprises par les CPU ou les GPU, les FPGA peuvent s'adapter à la tâche à accomplir. Cela peut conduire à des résultats plus spécialisés, mais cela nécessite une personnalisation.

Au cœur du concept FPGA se trouve un réseau de portes, un style de circuit intégré spécifique à une application (ASIC) utilisé pour modifier physiquement les circuits d'une puce pour un cas d'utilisation spécifique, créant ainsi une puce « semi-personnalisée ». Le FPGA remplace le processus mécanique par l'utilisation d'un langage de description matérielle, une sorte de langage de programmation qui définit la structure comportementale de la puce. Les fans d'ordinateurs et de jeux vidéo à l'ancienne ont utilisé les FPGA pour proposer des recréations fidèles de matériel qui n'est plus produit comme alternative à l'émulation logicielle.

Un projet de bricolage populaire appelé MiSTer utilise un DE-10 Nano, basé sur le système Cyclone V d'Intel sur une puce, pour recréer les puces des ordinateurs et des consoles de jeux vidéo d'époque. Un autre argument de vente est que les FPGA modernes peuvent implémenter de manière dynamique toutes les fonctions matérielles des systèmes vintage tels que le Commodore Amiga ou la Nintendo Entertainment System.

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Le FPGA s'inscrit dans une classe plus large de circuits intégrés couramment utilisés dans les systèmes embarqués, tels que l'ASIC et le microcontrôleur. Tous trois ont connu des améliorations significatives ces dernières années, grâce à l’approche intégrée du système sur puce. Le microcontrôleur a inspiré une grande partie de l’innovation observée dans les processeurs ARM tels que ceux utilisés dans les smartphones et le silicium Apple. Bien que les microcontrôleurs puissent jouer dans des espaces similaires à ceux des ASIC et des FPGA, ils ont tendance à partager davantage d'ADN avec les processeurs traditionnels.