Mar 24, 20234 min read

FPGA (Field Programmable Gate Array) : Sifat, Manfaat, Bagian, dan Contoh Pengaplikasiannya

FPGA-KMTek — Sumber: ( absolutpcbassembly.com )

FPGA atau Field Programmable Gate Array adalah sebuah Integrated Circuit (IC) digital yang sering kali digunakan untuk mengimplementasikan rangkaian digital seperti komponen elektronika dan semi konduktor yang terdiri dari komponen gerbang terprogram. IC digital ini terdiri dari tiga bagian, yaitu Configure Logic Blocks, I/O Blocks, dan Programmable Interconnect. Ketiga bagian tersebut merupakan suatu komponen yang penting dan harus ada di FPGA. IC digital ini bersifat programmable sehingga user dapat menggunakan FPGA secara berulang-ulang untuk menyesuaikan program yang kemudian akan diunduh ke dalam chip ini. Program tersebut akan dibuat oleh user menggunakan software yang tersedia dan kemudian disimulasikan. Ketika simulasi berjalan lancar dan berhasil, program tersebut siap diunduh ke dalam FPGA. Akan tetapi, ketika program tersebut mengalami kesalahan sehingga gagal untuk disimulasikan, user hanya perlu menyusun ulang program di dalam komputer, dan kemudian bisa diunduh ke dalam IC digital.

FPGA dikembangkan sejak tahun 1984 dari perusahan ternama Xilinx di San Jose, California. FPGA terus berkembang dari waktu ke waktu dan kemudian mulai diproduksi oleh beberapa perusahaan ternama seperti Altera, Lattice, dan Quicklogic. Akan tetapi, dari beberapa perusahaan yang memproduksi FPGA, Xilinx dan Altera masih mendominasi pengembangan FPGA di seluruh dunia.

FPGA biasa disebut dengan permodelan atau prototyping, karena memiliki software yang biasa digunakan untuk simulasi. Selain itu, FPGA juga sering kali disebut sebagai processor atau embedeed controller. Dilihat dari namanya, Field Programmable Gate Array memiliki pengertian tersendiri dan terbentuk dari sifat FPGA. Berikut kami jelaskan pengertian dari kata penyusun FPGA.

1. Field Programmable

Kata Field Programmable berarti FPGA dapat dirancang sesuai dengan keinginan dan kebutuhan dari user tanpa adanya tahap “burn” di laboratorium atau “hardwire” pada pabrik piranti. Chip yang akan kita gunakan juga bisa kita tentukan sendiri isinya dan tanpa perlu memesan dari pabrik.

2. Gate Array

Pada FPGA, Gate Array berarti IC digital, terdiri dari gerbang-gerbang digital yang interkoneksi pada masing-masing gerbang tersebut dan dapat dikonfigurasi satu sama lain.

Sifat FPGA

Field Programmable Gate Array memiliki sifat yang Volatile, yang artinya ketika sumber daya yang menyuplai IC digital ini tercabut, maka secara otomatis FPGA akan kehilangan fungsinya. FPGA hanya dilengkapi dengan RAM sehingga tidak dapat menyimpan program ketika suplai tenaganya tercabut. Ketika hal itu terjadi, user harus mengunduh ulang ke dalam FPGA agar dapat mengimplementasikan program tersebut. Hampir semua rangkaian FPGA terimplementasi di dalam chip yang memiliki banyak pin I/O. FPGA memiliki banyak CLB (Configuable Logic Block) yang dapat menyimpan berbagai rangkaian logika pada setiap blocknya, sehingga dalam satu chip dapat tertanam berbagai rangkaian digital.

Manfaat Menggunakan FPGA

FPGA memiliki manfaat yang sangat menguntungkan bagi user, beberapa alasan mengapa kita perlu menggunakan FPGA adalah karena kemampuannya dalam menangani beban komputasi yang begitu berat, sehingga user tidak perlu khawatir jika dalam penggunaannya memerlukan suatu beban komputasi atau program yang besar. Pada IC digital, ada suatu mikroprosessor yang melakukan proses isyarat digital, yaitu Digital Signal Processor. Biasanya, Digital Signal Processor memberikan tugas intensif pada program komputer. Akan tetapi, FPGA dapat mengurangi bahkan menghilangkan tugas yang berat dari Digital Signal Processor sehingga program dapat berjalan dengan lebih ringan. FPGA menyediakan kustomisasi arsitektur, di mana user dapat memilih desain sesuai dengan algoritma yang ideal. Selain itu, biaya penggunaan FPGA juga terkesan murah sehingga biaya sistem juga dapat dikurangi dan lebih efisien.

Bagian - bagian dalam FPGA

bagianfpga-KMTek — Sumber: ( gamezoneu.blogspot.com )

Field Programmable Gate Array memiliki beberapa komponen pembentuk yang menjadi penyusun dalam FPGA.

1. Configure Logic Blocks (CLB)

CLB merupakan bagian dari FPGA yang akan memproses segala bentuk rangkaian logika yang dibuat oleh user. CLB memiliki beberapa bagian seperti LUT (Look Up Table), D Flip Flop, dan Multiplexer 2 ke 1. LUT adalah sebuah RAM yang berkapasitas kecil dan berperan penting dalam proses mengimplementasikan fungsi-fungsi logika, LUT berciri khas memiliki empat buah inputan.

D Flip Flop adalah jenis flip-flop (Bistable Multivibrator) dan merupakan suatu rangkaian sel biner yang memiliki dua buah output saling berkebalikan keadaannya. Rangkaian D Flip Flop ini memiliki fungsi sebagai rangkaian logika sekuensial yang di dalamnya terdapat peralatan memori dan pewaktu.

Multiplexer merupakan suatu piranti digital yang bekerja sebagai pengalih jaringan untuk menghubungkan data dari suatu masukan ke sebuah keluaran. Multiplexer juga berfungsi untuk memilih beberapa output untuk dijadikan sebagai satu output saja. Pada FPGA Multiplexer, yang digunakan adalah Multiplexer 2 ke 1 yang berarti, memiliki dua buah input dan satu buah output.

2. I/O Blocks

I/O Blocks digunakan sebagai interface antara eksternal pin dari device dan internal user logic.

3. Programmable Interconnect

Bagian ini berisi wire segments dan programmable switches atau biasa disebut saklar, selain itu bagian ini juga akan menghubungkan antara CLB satu dengan CLB lainnya.

4. RAM (Random Access Memory)

RAM menjadi tempat penyimpanan data atau program pada FPGA dan bersifat menyimpan data hanya dalam jangka waktu tertentu.

Contoh Pengaplikasian FPGA

earhearing-KMTek — Sumber: ( naarebeccarobertson.blogspot.com )

Penggunaan FPGA dapat kita temukan dalam beberapa perangkat di kehidupan sehari-hari. Pengaplikasian FPGA meliputi berbagai bidang seperti elektronika, instrumentasi, navigasi, kesehatan, industri, dan lain sebagainya. Beberapa contoh pengaplikasian FPGA adalah alat bantu dengar, FPGA menjadikan alat tersebut lebih murah dan lebih powerfull. FPGA juga biasa digunakan dalam mesin penjual otomatis atau Vending Machine dan lampu lalu lintas.

Keuntungan implementasi FPGA digunakan untuk meningkatkan efisiensi rancangan dengan cara mengurangi pemakaian pemrograman perangkat lunak (software). Nah, itulah penjelasan mengenai pengertian, manfaat, dan bagian-bagian dari FPGA. Semoga bermanfaat dan selamat berkarya!

PT. Karya Merapi Teknologi

contact @kmtech.id

Follow sosial media kami dan ambil bagian dalam berkarya untuk negeri!

YouTube: https://www.youtube.com/c/KMTekIndonesia

Instagram: https://www.instagram.com/kmtek.indonesia/

Facebook: https://www.facebook.com/kmtech.id

LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/kmtek

Tik tok: https://www.tiktok.com/@selamatberkarya

Sumber: