CATETAN TUGAS FPGA

Field-Programmable Gate Array (FPGA) adalah sebuah Integrated Circuit (IC) digital yang didesain untuk bisa diprogram/dikonfigurasi sendiri oleh pengguna sesuai dengan kebutuhan setelah proses manufaktur, karena itulah FPGA sering disebut sebagai “Field Programmable” (terdiri dari blok-blok logika yang dapat diprogram).

FPGA merupakan gabungan dari tipe IC PLD (Programmable Logic Device) dan ASIC(Application-Specific Integrated Circuit). Mengapa bisa disebut demikian? Ini dikarenakan FPGA memiliki keunggulan dari masing-masing tipe IC di atas, PLD memiliki keunggulan karena dapat dikustomisasi oleh pengguna, ASIC memiliki keunggulan karena terdiri dari gerbang logika yang mempunyai complex-function, semua keunggulan ini dimiliki oleh FPGA. Keunggulan lain dari FPGA di antaranya adalah harganya lebih murah dan implementasinya lebih mudah. Sedangkan satu kekurangan FPGA adalah media penyimpanannya bersifat sementara karena menggunakan EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory).

Kali ini kita sedikit membahas tentang PLD (Programmable Logic Device). Beberapa jenis PLD antara lain adalah PROM (Programmable Read Only Memory) yang menawarkan kecepatan tinggi dan biaya yang relatif lebih murah, PLA (Programmable Logic Array) yang menawarkan fitur yang fleksibel, dan PAL/GAL (Programmable Array Logic/General Array Logic) yang menawarkan fitur fleksibel dan kecepatan tinggi.

Sebelum PLD diciptakan, chip ROM dahulunya digunakan untuk membuat kombinasi fungsi logika yang berubah-ubah dari sejumlah masukan. ROM (Read Only Memory) merupakan memori yang bersifat non-volatile, yakni walaupun komponen sudah tidak dialiri arus listrik, data yang ada di dalam memori masih tetap tersimpan. Beberapa jenis ROM antara lain :

1. PROM (Programmable Read Only Memory), yakni sebuah chip memori yang data-nya dapat ditulis sekali saja.
2. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), yakni sebuah chip memori yang dapat diprogram secara berulang-ulang dan dihapus menggunakan sinar UV (Ultra Violet).
3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), yakni sebuah chip memori yang dapat diprogram secara berulang-ulang dan dapat dihapus secara elektrik.
4. Flash Memory, yakni tipe modern dari EEPROM, flash memory dapat dihapus dan ditulis lebih cepat daripada EEPROM biasa.

Teknologi lain yang terdapat di dalam FPGA antara lain Fusible Link Technology danAntifuse Technology. Fusible Link Technology adalah suatu teknologi di mana FPGA dapat memecah jalur elektrik konduktif secara permanen di saat arus yang melalui suatu jalur melebihi batas yang telah ditentukan. Sedangkan Antifuse Technology adalah suatu teknologi di mana FPGA dapat membuat jalur elektrik konduktif secara permanen di saat arus yang melalui suatu jalur mengecil atau hilang.

 

 

Definisi IC. IC adalah singkatan dari Integrated Circuit atau berarti rangkaian terpadu. IC merupakan Rangkaian gabungan dari sejumlah komponen menjadi satu. Dalam IC monolithic, suatu chip tunggal merupakan dasar komponen individual yang dipadukan dengan sejumlah chip atau komponen lain dalam pembuatan. IC hybrid terdiri dari atas satu IC monolithic atau lebih, dipasang pada beberapa komponen yang serupa. IC merupakan Rangkaian gabungan dari sejumlah komponen menjadi satu. Dalam IC monolithic, suatu chip tunggal merupakan dasar komponen individual yang dipadukan dengan sejumlah chip atau komponen lain dalam pembuatan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Perbedaan DRAM dan SRAM
DRAM sangat berbeda dengan SRAM. DRAM adalah tipe RAM yang menyimpan setiap bit data pada kapasitor yang terpisah dalam sebuah IC. Keuntungan dari DRAM adalah memori ini secara struktural sangat sederhana, untuk setiap bitnya menghendaki sebuah transistor dan sebuah kapasitor (bandingkan dengan SRAM yang menghendaki enam transistor untuk setiap bitnya). Kondisi seperti ini yang memungkinkan DRAM mampu menyimpan data dengan kepadatan yang sangat tinggi. Seperti halnya SRAM, memori ini tergolong volatile memory yang dengan mudah kehilangan data bila tidak mendapatkan sokongan daya atau bila komputer mati (off). Kata volatile berasal dari bahasa Inggris yang berarti ‘mudah menguap’ atau ‘mudah berubah’.
DRAM adalah tipe RAM yang umum dipakai pada PC (Personal Computer), workstation, playstation, dan sejenisnya karena harganya yang murah (ekonomis). Pada sebuah PC, DRAM dikemas dalam bentuk sebuah modul yang biasanya dikoneksikan pada motherboard. DRAM yang masih banyak dipakai di Indonesia hingga saat ini (2008) adalah SDRAM, DDR SDRAM, dan DDR2 SDRAM. Sedangkan DDR3 SDRAM masih baru dikenal di Indonesia.
Sedangkan SRAM banyak diaplikasikan pada cache memory dalam sebuah chip prosesor dan untuk buffer data pada sebuah harddisk.

Format pengemasan DRAM
Pada awalnya, DRAM banyak diproduksi dalam bentuk ICs (Integrated Circuits) yang dikemas bersama bahan sejenis plastik dengan kaki-kaki atau pin yang terbuat dari metal. Pin tersebut berfungsi sebagai saluran penghubung (untuk koneksi) IC itu sendiri dengan bus-bus dan control signals. Kemudian, seiring dengan perkembangan teknologi, DRAM dirakit dalam bentuk kemasan berbentuk modul tersendiri untuk memudahkan pengelolaannya dan memudahkan penyatuannya dengan komponen lain saat dibutuhkan. Berikut ini beberapa tipe standar modul RAM:
* Chip DRAM (Integrated Circuit or IC)
1.DIP (Dual in-line Package)
Modul DIP yang sering ditemukan di pasaran umumnya mempunyai 16 pin (kaki), biasanya digunakan sebelum munculnya FPRAM di pasaran.

Modul DIP biasanya dipasangkan (disisipkan) pada soket yang memang sudah tersedia pada motherboard. Soket tempat modul DIP ini berberntuk kotak, pada permukaan atasnya terlihat adanya sederetan lubang berjajar, tempat dimasukkannya kaki-kaki (pin) modul DIP. Jumlah lubang ini sama dengan jumlah pin yang ada pada DIP.
* Modules DRAM
1.SIPP (Single In-line Pin Package), biasanya FPRAM

2.SIMM (Single In-line Memory Module), biasanya FPRAM dan EDO RAM.
Di Pasaran, FPRAM yang sering ditemukan memiliki 30 pin, sedangkan EDO RAM memiliki 72 kaki. SIMM 72 pin EDO RAM ini sering pula disebut dengan nama PS/2 SIMM.

3.DIMM (Dual In-line Memory Module).
Contoh modul DRAM yang termasuk dalam tipe DIMM ini adalah SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, dan DDR3 SDRAM.
SDRAM biasanya didesain memiliki 168 pin, DDR SDRAM didesain memiliki 184 pin, sedangkan DDR2 SDRAM dan DDR3 SDRAM didesain memiliki 240 pin.

4.RIMM (Rambus In-line Memory Module).
Secara teknis, RIMM ini sebenarnya adalah DIMM. Pemberian nama menjadi RIMM adalah hak bagi pemilik (pembuat) slot modul ini. RIMM sering ditemukan memiliki 184 pin.

5.SO-RIMM (Small outline RIMM).
SO-RIMM adalah versi yang lebih kecil bentuknya daripada RIMM. Jika RIMM biasanya digunakan pada komputer PC desktop, SO-RIMM umumnya digunakan pada komputer laptop. Secara teknis, SO-RIMM ini adalah SO-DIMM. Pemberian nama menjadi SO-RIMM adalah hak bagi pemilik (pembuat) slot modul ini.

6.SO-DIMM (Small outline DIMM)
SO-DIMM adalah versi yang lebih kecil bentuknya daripada DIMM, kurang lebih separuh dari ukuran fisik DIMM. Jika RIMM biasanya digunakan pada komputer PC desktop, SO-DIMM umumnya digunakan pada komputer laptop. Terdapat beberapa versi SO-DIMM, antara lain SO-DIMM 72 bin (32 bit), 144 pin (64 bit), dan 200 pin (72 bit).

Hal-hal yang bisa digunakan dengan FPGA Anda bisa mengisi-ulang (memprogram-ulang) FPGA sebanyak yang Anda inginkan – tidak terbatas – dengan berbagai macam fungsi logik yang Anda inginkan. Jika Anda melakukan kesalahan pada rancangan Anda, cukup betulkan kesalahan tersebut, lakukan kompilasi ulang kemudian unduh (download) lagi. Rancangan Anda bisa bekerja lebih cepat dibandingkan dengan rancangan yang Anda buat dengan komponen-komponen biasa, karena, dengan FPGA, hampir semua rangkaian terimplementasi di dalam chip. FPGA (secara umum, kecuali yang dilengkapi Flash PEROM) akan kosong saat tidak dikenai catu-daya (seperti RAM). Anda harus mengunduh ulang rangkaian Anda agar bisa berfungsi kembali seperti semula.

sejarah singkat FPGA:

FPGA ini dikembangkan sejak tahun 1984 oleh perusahaan Xilinx yang berbasis di San Jose, CA. Perkembangan selanjutnya, FPGA ini mulai diproduksi oleh beberapa perusahaan misalnya, Altera, Lattice, dan Quicklogic. Diantara perusahaan-perusahaan tersebut, terdapat 2 perusahaan yang mendominasi produksi FPGA di seluruh dunia yaitu Xilinx dan Altera.

Ada 5 perusahaan besar yang memproduksi FPGA. Dua yang pertama merupakan pemain utama di pasar FPGA:

Xilinx yang punya nama besar dalam dunia FPGA, masih memimpin dalam densitas dan teknologi.

Altera merupakan pemain kedua terkenal di dunia FPGA, terkenal dengan namanya.

Lattice, Actel, Quicklogic adalah perusahaan-perusahaan yang lebih kecil dan punya “pasar khusus”.

isi dari FPGA:

Seperti yang diketahui, Field Programmable Gate Array atau yang lebih dikenal dengan FPGA merupakan sebuah IC digital yang dapat diprogram sesuai dengan kehendak pemakainya. FPGA berkembang sejak sekitar tahun 1980-an. Awal mula dari adanya FPGA ini tidak lepas dari adanya alat elektronik, yaitu transistor. Transistor merupakan alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai komponen pemutus dan penyambung(switching), dan stabilisasi tegangan. Pada umumnya, transistor ini berfungsi sebagai saklar arus listrik yang hendak masuk ke suatu rangkaian elektronik.
Perkembangan selanjutnya, adalah munculnya IC (Integrated Circuit) sekitar tahun 1950-an. Komponen elektronik ini lebih dikenal sebagai otak dari sebuah peralatan elektronika seperti televisi, handphone, computer, dsb. Kemudian berturut-turut muncul komponen lain, seperti DRAM, SRAM, microprocessor, ASIC hingga sampai pada FPGA.
Bila dilihat dari segi bentuknya, FPGA tak berbeda jauh dengan bentuk IC-IC lainnya. Hanya saja, bila dilihat dari isinya FPGA memiliki bagian yang berbeda dengan komponen IC pada umumnya. Berikut isi dari FPGA pada umumnya:
1. Configure Logic Blocks (CLB). Bisa dikatakan, bagian inilah yang akan memproses segala bentuk rangkaian logika yang dibuat oleh user/pemakai.
2. I/O Blocks. Sebagai interface antara external pin dari device dan internal user logic
3. Programmable Interconnect. Bagian ini berisi wire segments dan programmable switches, selain itu bagian ini juga akan menghubungkan antara CLB satu dengan CLB lainnya.

LUT=sejenis RAM berkapasitas kecil yang berperan implementasi rangkaian digital ciri 4 input dengan 1 output

bistable multivibrator=merupakan sel biner yang yang mempunyai 2 output

fungsi Dflipflop=sebagai rangkaian logika sequensial yang terdapat memori dan cloking/waktu.

multiplexer 2to1=piranti digital yang bekerja sabagai saklar yang menghubungkan data,dari AND masukan ke sebuah saluran.

sifat-sifat FPGA=

1.program dapat disusun ulang berkali-kali

2.FPGA dapat didownload bekali-kali oleh program tanpa batas.

3.bersifat volatile memerlukan arus listrik

4.hampir semua rangkaian terimplementasi dalam chip.

5.lebih murah(EKONOMIS).

proses -proses FPGA:

1.FPGA  diimplementasikan  dengan cara efesien dengan CAD(computer aided desain).

2dengan cara desain entry

3.optimisasi logic=memodivikasi expresi boolean untuk mengoptimalkan penggunaan logic.

4.teknologi mapping=,entransformasi dari expresi boolean kedalam bentuk sirkuit pada sirkuit blog.

5.placement=penempatan algoritma yang digunakan ke masing-masing blok.

6.rating software=mengatur wire segment dan menentukan programmable swicth untuk menghubungkan antar blok.

7.programming unit=mengkonfigurasi chip setelah placement dan rooting tuntas.