20040923

FPGA e hardware reconfigurável

Dispositivos lógico-programáveis, especialmente os FPGAs ("Field-Programmable Gate Arrays"), são a tecnologia-chave empregada no desenvolvimento de aplicações em hardware evolutivo. FPGAs são circuitos integrados (CIs) (da classe dos VLSIs ("Very Large Scale Integration")) sem função pré-determinada, apresentando recursos eletrônicos independentes que podem ser configurados via software (XILINX, 1991).

Fisicamente, um FPGA consiste em um arranjo bidimensional de blocos lógico-programáveis, conectados entre si por meio de uma estrutura de interconexões . A função lógica implementada por cada elemento - definida pelos estados das chaves transistorizadas que compõem o elemento -, bem como as conexões entre os blocos funcionais, são determinadas por vetores binários de configuração, que podem ser transferidos para o FPGA, repetidamente, a partir de uma fonte externa. Também é permitida a programação em mais de um nível: instruções para configuração das entradas e saídas dos blocos podem ser incluídas nos vetores binários.

O comportamento global de um FPGA depende das instruções que são carregadas no seu registrador de configuração. Do ponto de vista biológico, essa relação descreve o problema da obtenção do genótipo - a especificação genética - correspondente ao fenótipo desejado - o organismo maduro. Na engenharia, esse problema costuma ser resolvido com o auxílio de ferramentas convencionais de projeto, de natureza analítica ou empírica. A proposta do hardware evolutivo é, dado o comportamento fenotípico, reservar a um algoritmo evolucionário a tarefa de desenvolver o genótipo.

Outros dispositivos eletrônicos, inclusive circuitos analógicos configuráveis, também vêm sendo usados em aplicações de hardware evolutivo, com destaque para os HDPLDs ("High-Density Programmable Logic Devices") (YORK, 1993).

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XILINX. The programmable gate array data book. San Jose, CA: Xilinx Corporation, 1991.
YORK, T.A. Survey of field programmable logic devices. Microprocessors and Microsystems, v. 17, n. 7, p. 371-381, 1993.