rangkuman_fpga
TRANSCRIPT
5/12/2018 rangkuman_fpga - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/rangkumanfpga 1/6
Teknologi FPGA ini berawal dari teknologi :
y PROM kependekan dari Programmable Read Only Memory. PROM adalah salah satu jenis ROM,
merupakan alat penyimpan berupa memori (memory device) yang hanya bisa dibaca isinya.
PROM memang tergolong memori non-volatile, artinya program yang tersimpan di dalamnya
tidak akan hilang walaupun komputer dimatikan (tidak mendapatkan daya listrik). Program
yang tersimpan di dalamnya bersifat permanen. Biasanya digunakan untuk menyimpan
program bahasa mesin yang sudah menjadi bagian hardware (perangkat keras) komputer.
Contohnya adalah program yang men-start komputer ketika komputer baru dinyalakan (di-on-
kan). Program yang ada di dalam PROM diisi oleh pabrik pembuatnya. Pengisian program ke
dalam PROM menggunakan alat khusus bernama PROM burner, atau PROM Writer Program
atau informasi yang telah diisikan atau direkamkan ke dalam PROM, tidak dapat dihapus lagi.
y EPROM kependekan dari Erasable Programmable Read Only Memory. EPROM berbeda dengan
PROM. EPROM adalah jenis chip memori yang dapat ditulisi program secara elektris. Program
atau informasi yang tersimpan di dalam EPROM dapat dihapus bila terkena sinar ultraviolet
dan dapat ditulisi kembali. Kesamaannya dengan PROM adalah keduanya merupakan jenis
ROM, termasuk memori non-volatile, data yang tersimpan di dalamnya tidak bisa hilang
walaupun komputer dimatikan, tidak membutuhkan daya listrik untuk mempertahankan atau
menjaga informasi atau program yang tersimpan di dalamnya.
Alat yang dapat digunakan untuk menghapus isi chip EPROM adalah UV PROM eraser. Alat ini
akan menyinarkan sinar ultraviolet ke memori tempat data disimpan dalam chip EPROM
y EEPROM kependekan dari Electrically Erasable Programmable Read Only Memory. Seperti
halnya PROM dan EPROM, EEPROM merupakan memori non-volatile. Informasi, data atau
program yang tersimpan di dalamnya tidak akan hilang walaupun komputer dimatikan, dan
tidak membutuhkan daya listrik untuk mempertahankan atau menjaga informasi atau
program yang tersimpan di dalamnya. EEPROM adalah komponen yang banyak digunakan
dalam komputer dan peralatan elektronik lain untuk menyimpan konfigurasi data pada
peralatan elektronik tersebut. Kapasitas atau daya tampung simpan datanya sangat terbatas.Pada sistem hardware komputer, chip EEPROM umumnya digunakan untuk menyimpan data
konfigurasi BIOS dan pengaturan (setting) sistem yang berhubungan dengannya. EEPROM
memiliki kelebihan tersendiri dibandingkan EPROM. EEPROM dapat dihapus secara elektris
menggunakan sinar ultraviolet, sehingga proses penghapusannya lebih cepat dibandingkan
EPROM. Penghapusan juga dapat dilakukan secara elektrik dari papan circuit dengan
menggunakan perangkat lunak EEPROM Programmer. Alat yang dapat digunakan untuk
menghapus isi EEPROM disebut EEPROM Rewriter.
y FLASH Flash memory yang dikenal pula dengan sebutan memori flash, adalah memori sejenis
EEPROM yang memberikan banyak lokasi memori untuk dihapus atau ditulisi dalam suatu
operasi pemrograman. Flash memory tetap dapat menyimpan data tanpa memerlukan
penyediaan listrik. Penulisan ke dalam flash memori dapat dilakukan dengan menggunakanalat yang disebut EEPROM Writer atau software yang dapat menulisi Flash ROM. Sedangkan
penghapusan datanya dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut EEPROM
Writer, atau langsung secara elektrik dari papan sirkuit dengan menggunakan software Flash
BIOS Programmer.
Memori jenis ini banyak digunakan dalam kartu memori, drive flash USB, kamera digital,
pemutar MP3, hingga telepon genggam.
y SR AM Memori statis acak-akses (SRAM) adalah jenis memori semikonduktor di mana kata
statis menunjukkan bahwa, tidak seperti RAM dinamis (DRAM), tidak perlu refresh secara
5/12/2018 rangkuman_fpga - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/rangkumanfpga 2/6
periodik, seperti SRAM menggunakan sirkuit bistable menempel untuk menyimpan setiap bit.
Pameran SRAM Data remanens, [1] tapi masih stabil dalam arti konvensional bahwa data yang
pada akhirnya hilang ketika memori tidak bertenaga. Di lain pihak, para ahli komputer
meramalkan memory flash ini akan segera menggantikan fungsi hardisk sebagai media
penyimpanan masal (Mass storage).(penterjemah = terbukti sekarang sudah
beredar SSD/Solid State Disk dengan performance sangat fantastis).
Komponen FPGA :
y Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus
dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi
lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya
(BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari
sirkuit sumber listriknya.
y IC Sirkuit terpadu (bahasa inggris: integrated circuit atau IC) adalah komponen dasar yang
terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak
peralatan elektronika. Pada komputer , IC yang dipakai adalah Mikroprosesor. Dalam sebuah
mikroprosesor Intel Pentium 4 dengan ferkuensi 1,8 trilyun getaran per detik terdapat 16
juta transistor, belum termasuk komponen lain. Fabrikasi yang dipakai oleh mikroprosesor
adalah 60nm.
y R andom Akses Memori Dinamis (DR AM) merupakan jenis random akses memori yang
menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Karena
kapasitornya selalu bocor, informasi yang tersimpan akhirnya hilang kecuali kapasitor itu
disegarkan secara berkala. Karena kebutuhan dalam penyegaran, hal ini yang membuatnya
sangat dinamis dibandingkan dengan memori (SRAM) statik memori dan lain-lain.
y SPLD adalah sebuah device yang dapat diprogram secara logika yang mempunyai
komplekstivitas dibawah CPLD. SPLD dapat digunakan dalam papan untuk menggantikan seri
7400 komponen TTL (AND, OR, and NOT gerbang).
y CPLD Sebuah CPLD terdiri dari sekelompok blok PLD dimana input dan outputnyadihubungkan oleh sebuah matriks interkoneksi global. Sehingga sebuah CPLD mempunyai dua
level kemampuan diprogram: tiap blok PLD dapat diprogram, dan kemudian interkoneksi
antar PLD dapat diprogram. CPLD adalah sebuah device yang dapat diprogram secara logika
yang mempunyai komplekstivitas diantara PAL dan FPGA.
y ASIC merupakan singkatan dari Application-Specific Integrated Circuit.ASIC merupakan IC
yang hanya digunakan untuk keperluan tertentu. komplektivitas rangkaian dalam IC ini cukup
tinggi, jadi tidak muat pada CPLD. ASIC dibagi mejadi 3 tipe : Full Costum IC, Semi Costum
IC, Programmable IC.
y Field-Programmable Gate Array (FPGA) adalah komponen elektronika dan semikonduktor
yang mempunyai komponen gerbang terprogram (programmable logic) dan sambungan
terprogram. Komponen gerbang terprogram yang dimiliki meliputi jenis gerbang logika biasa(AND, OR, XOR, NOT) maupun jenis fungsi matematis dan kombinatorik yang lebih kompleks
(decoder, adder, subtractor, multiplier, dll). Blok-blok komponen di dalam FPGA bisa juga
mengandung elemen memori (register) mulai dari flip-flop sampai pada RAM (Random Access
Memory).
FPGA (Field Programmable Gate Array) Adalah Rangkaian digital yang memiliki gerbang-
gerbang logika yang terkoneksi dengan satu dan yan lainnya.
5/12/2018 rangkuman_fpga - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/rangkumanfpga 3/6
FPGA digunakan di :
1. Di pakai di ASIC dan Custom Silikon. Contoh: Yang ada pada Trafo
2. DSP (Digital Signal Processing) / Mikroprosesor
3. Embedit Mikrokontroler. Digunakan untuk melakukan tugas khusus atau Spesial Job
4. Fisikal Layer Communication
5. Record Vigurable Computing. Digunakan untuk Hardware dan Hardware Simulation
Sifat (Kelebihan) dari FPGA :
1. Program dapat disusun ulang berkali-kali
2. Dapat di download ulang oleh program secara berkali-kali
3. Bersifat Volatile
4. Hampir semua rangkaian terimplementasi didalam Chip
5. Harga lebih murah
Sejarah FPGA berawal dari transistor karena sebagai penguat (semikonduktor). Terinspirasi
dari IC (Integreted Circuit). Perusahaan-perusahaan yang menggunakan FPGA yaitu Xilinx,
Altera, Quicklogic, Lattice, Cypress, Actel, Plessey, dan lain-lain.
Komponen FPGA secara umum:
1. CLB (Configuration Logic Block) : Untuk memproses segala bentuk rangkaian logika yang
dibuat oleh user
2. I/O Block : Interface antara Ekternal Pingdevice dan Internal User Logic
3. Programmable Interconnect : Menghubungkan CLB satu antara CLB lainnya, fungsinya sebagai
saklar
Gambar 1 ² CLB (Configuration Logic Block)
Isi dari CLB :
1. 1 buah LUT (Loop Up Table)
2. 1 buah D Flip-Flop / Data Flip-Flop
3. Multiplekser 2 to 1
5/12/2018 rangkuman_fpga - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/rangkumanfpga 4/6
Gambar 2 ² Isi CLB
- LUT sejenis RAM yang berkapasitas kecil yang berperan untuk implementasi fungsi-fungsi
logika. Cirinya mempunya 4 buah input.
- D Flip-Flop / Data Flip-Flop / Bistable Multivibrator : Merupakan suatu rankaian sel biner
yang mempunyai 2 bua output salin berkebalikan keadaannya. Fungsnya sebagai rangkaian
logika sekuensial dimana di dalamnya dapat memory atau clocking (pewaktu).
- Multiplekser 2 to 1 : Piranti Digital yang sebagai saklar yang menghubungkan data dari n
masukan ke sebuah saluran.
Arsitektur Dasar :
y Antifuse Adalah Perangkat listrik terprogram 2 terminal yang bekerja di area yan kecil dan
resistansi parasit dan kapasitansi yang rendah.
y Fine Grained Adalah Arsitektur FPGA pada suatu sistem yang memiliki komponen yang kecil
y Medium Grained Adalah Arsitektur FPGA pada suatu sistem yang memliki komponen yan g
sedang
y Coarse Grained Adalah Arsitektur FPGA pada suatu sistem yang memiliki komponen yang
besar
y MUX Adalah Perangkat digital yang memilih 1 sinyal input dibeberapa sinyal input danmemasukannya ke dalam sebuah saluran
y LUT Adalah RAM yang berkapasitas kecil yan berperan mengimplementasikan logika
y CLB Adalah Komponen yang berfungsi memproses rangkaian logika yang dibuat oleh user
y LAB Adalah Kumpulan dari CLB
y Slices Adalah Komponen utama yang digunakan pada FPGA yang terdiri atas CLB
y Fast Carry Chains Adalah Tipe jalur terkoneksi yang berfungsi dalam pembuatan fungsi-
fungsi logika agak dapat berjalan efisien
y Processor Cores Adalah Inti dari sebuah processor yang berfungsi melakukan tugas
y General Purpose I/O Adalah Pin genetik yang dapat dikontrol melalui software
y Hard IP (Intelektual Property) Adalah perwujudan fisik dari design IP yang terbaik untuk
aplikasi Plug dan Playy Soft IP Adalah Implementasi processor dalam sebuah bahasa HDL tanpa optimasi yang luas
unik arsitektur tujuan
y Firm IP Adalah Implementasi HDL tetapi sudah dioptimalisasikan untuk sebuah arsitektur
FPGA tujuan
y System Gates Adalah Sebuah 4 masukan yang dapat digunakan untuk mengimplementasikan
antara 1 dan lebih dari 20 gerbang logika sederhana yang mempunyai 2 masukan
5/12/2018 rangkuman_fpga - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/rangkumanfpga 5/6
y Clocking Adalah Sebuah clock pada FPGA biasanya dapat serempak artinya bahwa setiap
detak yang dihasilkan dalam sebuah FPGA terjadi serentak akan mempengaruhi semua
kondisiyang ada
FPGA bisa dibilang seperti :
1. Prototapying (Permodelan). Softwarenya Xilinx
2. Processor (Embeded Controller)
3. Mesin Komputasi. Bisa melakukan fungsi tertentu saja. Contohnya Trafo (mengatur silikon)
Turunan Xilinx :
1. Virtex
2. Spartan
3. XC 3000
4. XC 4000
5. XC 5000
6. XC 7000
Ukuran FPGA besar apabila kalau CLB bertambah tetapi LUT tidak mempengaruhi.
Isi dari LUT :
Masing-masing Slices mempunyai 1 multiplekser dan isi multiplekser adalah RAM, informasi
input, SR.
RAM x SR
16 x 8 bit
32 x 4 bit
64 x 2 bit
128 x 1 bit
ALUR PER ANCANGAN DAR I FPGA
5/12/2018 rangkuman_fpga - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/rangkumanfpga 6/6
Bahasa Pemprograman :
1. PHDL
2. Perilock
3. ABEL
4. CUPL
5. JEDEC
6. Dan Lain-lain
PROSES IMPLEMENTASI FPGA : 1. Diimplementasikan secara CAD (Computere Aided Design)
2. Mulai dengan design entry
3. Masuk ke logik optimation (memodifikasi ekspresi boolean untuk mengoptimalkan
penggunaan logic)
4. Teknologi Mapping. Mentransformasikan dari ekpresi boolean ke dalam bentuk sirkuit pada
FPGA Logic Block
5. Placement. Penempatan algoritma yang digunakan ke masing-masing block
6. Routing Software yaitu mengatur wair segment (PI) dan menentukan
7. Programming Unit yaitu Mengkonfigurasi chip setelah Placement dan Routting tuntas