A8 Logica Digital Avanzada, FPGAs y HDL

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Los FPGA son circuitos integrados reconfigurables que contienen, de fábrica, una enorme cantidad de bloques lógicos programables —construidos, en el fondo, con esta misma álgebra booleana que ya describió el modelo de electrónica digital—, elementos de memoria y bloques de memoria embebida, todos interconectables entre sí de forma programable: permiten implementar en hardware, después de fabricado el chip, prácticamente cualquier función digital que se desee, y volver a reconfigurarlo si es necesario. El diseño de estos circuitos se describe mediante lenguajes especializados de descripción de hardware, que permiten especificar el comportamiento deseado del circuito de forma textual antes de sintetizarlo sobre el chip físico.

Una técnica central en los sistemas digitales de alto rendimiento es la segmentación en etapas (pipelining): dividir una operación compleja en varias etapas más simples que se ejecutan de forma escalonada, de modo que aunque cada operación individual tarda más ciclos en completarse —mayor latencia—, el sistema en conjunto puede empezar una nueva operación en cada ciclo de reloj, maximizando el número de operaciones completadas por unidad de tiempo. Las distintas tecnologías de memoria disponibles representan compromisos distintos entre velocidad, densidad, costo y si retienen o no la información al perder alimentación.

Los circuitos de aplicación específica (ASIC), diseñados y fabricados para cumplir una única función concreta, son mucho más eficientes en área y consumo que un FPGA programado para hacer lo mismo, pero su diseño y fabricación requiere una inversión inicial mucho mayor, que solo se justifica en producciones de gran volumen.

Por eso este módulo, que abre con bloques lógicos reconfigurables después de fabricado el chip, cierra mostrando que esa misma flexibilidad de reconfigurar tiene un costo que el ASIC no paga y una ventaja que el ASIC no ofrece: elegir entre ambos es elegir si el volumen de producción justifica renunciar a poder cambiar de opinión después de fabricar el chip.

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