CUESTIONARIO 3ER PARCIAL

 

1 ¿Como se producen los FPGA?

Debido a su gran número de pines, los FPGA son casi invariablemente se produce en paquetes como Portador de chips con plomo de plástico (PLCC), matriz de rejilla de pines (PGA), paquete plano de cuatro bordes (QFP) y rejilla de bolas Matriz (BGA). De estos, sólo los dos primeros pueden ser instalados en enchufes asequibles. Si se desarrolla una falla en un IC sin enchufe, la placa de circuito completa tiene ser remplazado. Una clase intermedia de IC digital programable es el Complejo PLD (CPLD). Éstas tienen arquitecturas que son equivalentes o aproximado, un superconjunto de arquitectura PLD

2 ¿Cuál es la característica de los DSP?

Una de las más importantes características de un DSP es su capacidad de realizar operaciones de multiplicación y acumulación (Mac) en sólo un ciclo de reloj. No obstante, ello, es necesario que el dispositivo posea la característica de manejar aplicaciones críticas en tiempo real. Esto requiere de una arquitectura que soporte un flujo de datos a alta velocidad hacia y desde la unidad de cálculo y memoria. Esta ejecución a menudo requiere el uso de unidades DMA (Direct Memory Acess) y generadores de direcciones duales (DAG's) que operan en paralelo con otras partes del chip.

3 ¿Cuál es la serie de beneficios y ventajas que ofrece la herramienta HLS?

La herramienta HLS ofrece una serie de ventajas y beneficios considerable: Gran capacidad de abstracción del hardware al programador, lo que permite un aumento en la productividad al realizar la implementación ya que permite realizar un diseño de hardware sin usar un lenguaje de descripción de hardware. Reducir tiempo de desarrollo. Verificación de la correcta funcionalidad del algoritmo que se quiere diseñar e implementar en un lenguaje de alto nivel. Permite realizar tareas de depuración de manera más rápida y eficiente que mediante un lenguaje de descripción de hardware.

4 ¿En qué se basa la tarjeta USB-AER?

La tarjeta USB-AER se basa fundamentalmente en una FPGA Xilinx Spartan 2, conectada a 4 chips de memoria RAM conformando un total de 512Kx32 bits, con 4 señales de escritura independiente de forma que pueden escribirse palabras de 32 bits, o bytes independientes. Con un reloj de 50Mhz, es posible realizar un acceso cada ciclo a estas memorias (tiempo de acceso de 12 nseg). Por otra parte, un microcontrolador se encarga de cargar el contenido del firmware de la FPGA simulando una memoria EEPROM serie conectada a la FPGA.

5 ¿En qué consiste el lenguaje Verilog?

Verilog HDL, es otro lenguaje de descripción creado por Phil Moorby con el propósito de crear un lenguaje de descripción similar a C, para que fuera más familiar para el diseñador y al igual que VHDL, los dos son lenguajes de código abierto y estandarizados en la IEEE. Aunque Verilog, tenga similitudes en C como pueden ser algunas palabras reservadas y un preprocesador y los operadores de lenguaje, existen algunas diferencias con este, como la carencia de punteros y estructuras. También el concepto tiempo está en Verilog, ya que este concepto es muy importante en lenguajes HDL, mientras que en C no lo encontramos.

6 ¿En qué coniste el "Design entry”

"Design entry", en esta etapa se utilizan: diseños basados en esquemas, en lenguajes de descripción de hardware o una combinación de ambos. En caso, del diseñador querer ocuparse más del hardware, la entra en esquemas es la mejor opción, no obstante, en caso del diseño ser complejo o querer realizar este mediante algorítmica, los lenguajes de descripción HDL, son mejor opción. No obstante, también existe un método de diseño mediante máquinas de estados, pero este suele ser poco utilizado.

7 ¿Qué es un sistema embebido?

Un sistema embebido es un sistema informático compuesto por una combinación de hardware y software diseñado para realizar una función específica. A menudo funciona dentro de un sistema más grande, controlando una sola función dentro de un dispositivo multifunción más grande. Los sistemas embebidos pueden ser programables o tener una funcionalidad fija.

Los sistemas integrados pueden no tener una interfaz de usuario, como los diseñados para realizar una sola tarea dentro de un dispositivo. Sin embargo, otros, como los utilizados en dispositivos móviles, tendrán interfaces de usuario complejas conocidas como interfaces gráficas de usuario que incluyen botones, LED y tecnología de pantalla táctil.

8 ¿Por qué están compuestos los sistemas embebidos?

Los sistemas embebidos están compuestos principalmente por un microprocesador que incluye la unidad central de procesamiento (CPU) y sus interfaces. La CPU se comunica con la memoria RAM, que es la memoria de ejecución, y la memoria ROM, donde generalmente se almacena el firmware. A diferencia de las PC convencionales, los sistemas embebidos tienen CPU con frecuencias más bajas y menos memoria, ya que realizan tareas más limitadas.

La interconexión de estos componentes se realiza a través de buses de cobre, que transmiten información en forma de impulsos eléctricos. Los buses también conectan dispositivos lógicos programables, sistemas de alimentación, sensores y actuadores a la CPU. Esto permite que el sistema embebido intercambie datos con su entorno mediante conversiones analógicas a digitales y viceversa.

9 ¿Qué permite el EDK?

El EDK permite diseñar el sistema gráficamente, incorporando bloques funcionales, cada bloque funcional es un dispositivo de hardware distribuido en forma de IP, que son las siglas en ingles de propiedad intelectual, estos IP hacen uso de las celdas de la FPGA para generar el dispositivo físico. Los dispositivos distribuidos en forma de IP están ganando mucho terreno en la industria electrónica, entre sus ventajas se encuentra la flexibilidad ya que sus entradas y salidas pueden ser mapeadas en los dispositivos de una manera relativamente arbitraria, su reutilización también es un punto importante, así como también lo es su capacidad de adaptación a distintas tecnologías de implementación.

10 ¿A qué se refiere las arquitecturas de sistemas integrados?

Las arquitecturas de sistemas integrados se refieren a la estructura interna de estos sistemas, que varía según su aplicación y requisitos específicos. Las arquitecturas más comunes incluyen sistemas basados en microcontroladores y sistemas basados en microprocesadores. Los sistemas basados en microcontroladores son altamente integrados y diseñados para aplicaciones específicas, lo que los hace eficientes en cuanto a consumo de energía y costo. Por otro lado, los sistemas basados en microprocesadores ofrecen más potencia de procesamiento y flexibilidad, lo que los hace adecuados para aplicaciones más complejas.

11 ¿Cómo se considera la transmisión de video digital en tiempo real?

La transmisión de video digital en tiempo real es hoy en día una realidad, gracias a los métodos de compresión y codificación desarrollados, la mejora y optimización de estos métodos sigue siendo objeto de estudio a nivel mundial, el centro CUDAR con el proyecto Compresión de Video con Wavelets en Lógica Programable, incursiono en este campo combinando el know-how en lógica programable para la optimización del filtrado y la compresión de video, tratando de explotar el paralelismo y versatilidad de estos dispositivos.

12 ¿Que es el entorno de desarrollo Vivado junto a Vitis HLS?

Es una herramienta desarrollada por Xilinx que permite realizar diseño de hardware de una FPGA desde lenguajes de alto nivel (C y C++). Para una determinada aplicación específica desarrollada en un lenguaje de alto nivel, esta herramienta mediante operaciones de síntesis y descripciones de comportamiento, es capaz de realizar y aplicar un buen diseño de hardware que imita a la aplicación original y a su vez recompilar el código original en alto nivel rápidamente e implementarlo en otros dispositivos sin realizar una implementación específica para una determinada plataforma.

13 menciona al menos 3 cualidades en la arquitectura de los DSP’s más comunes:

1. Una unidad funcional rápida que puede multiplicar y acumular en un ciclo de instrucción. Un ciclo de instrucción puede durar generalmente 1 ó 2 ciclos de reloj. Disponibles en DSP's de punto fijo y flotante.

2. Varias unidades funcionales que realizan operaciones en paralelo, incluyendo accesos a memoria y cálculo de direcciones. Las unidades poseen típicamente una unidad principal (ALU) junto con dos o más unidades de generación de direcciones.

Estas unidades funcionales poseen su propio conjunto de registros y muchas instrucciones se realizan en un solo ciclo de instrucción.

3. Varias unidades de memoria on–chip (generalmente 2 ó 3) usadas para almacenar instrucciones, datos o tablas. Cada unidad de memoria puede ser accedida una vez en cada ciclo de instrucción.

14 ¿Qué se requiere para diseñar un circuito para una FPGA?

Diseñar un circuito para una FPGA requiere el uso de un lenguaje de descripción hardware. (HDL) para describir la configuración deseada. Aunque formalmente los HDL son parecidos a los lenguajes de programación de software son muy diferentes en cuanto a su interpretación. Asi, mientras un programa descrito en C consiste de una serie de instrucciones que se describen y ejecutan de forma secuencial, una descripción en HDL describe circuitos concurrentes trabajando en paralelo y al contrario que uno escrito en C, debe complicarse mucho para conseguir funcionalidades secuenciales. Son dos enfoques distintos y es complejo diseñar un circuito digital mediante un HDL si se parte de una mentalidad de desarrollador de software.

 

15 ¿Qué significa FPGA y como es su arquitectura?

FPGA = FIELD PROGRAMABLE GATE ARRAY lo que significa Matriz de puertas lógicas programables en campo. La arquitectura de estos chips es muy interesante ya que a diferencia de los CPU, GPU y microcontroladores este contiene en su interior una cantidad de bloques lógicos configurables, interconexiones, matrices de conmutación 4 entradas y salidas cada bloque lógico contiene: LUT, MUX, FF-D Este circuito es sencillo, pero muy poderoso, especialmente por el bloque LUT, el cual significa Look up Table, en terminos  simples tiene todas las compuertas lógicas y pueden hacer todas las operaciones booleana que se puedan imaginar dependiendo de cuantas entradas tenga el bloque LUT, normalmente un bloque lógico tendrá 4 entradas.