Ein Gespräch über die Entwicklung programmierbarer Logik

In der neuesten Folge von Elektor Engineering Insights, habe ich mit Kevin Hubbard gesprochen, dem Gründer von Black Mesa Labs und langjährigem FPGA-Entwickler. Er zeichnet die Geschichte der programmierbaren Logik nach – und wie sich diese Bausteine von werkseitig gebrannten ROMs zu rekonfigurierbaren Chips entwickelt haben, die moderne digitale Systeme antreiben.
 

„Die meisten heutigen FPGAs laden einen Bitstream, der Tausende von programmierbaren Verbindungspunkten verschaltet“, sagt er. „Es ist, als würde man ein riesiges Gitter aus Zugbrücken konfigurieren, um Signale dorthin zu leiten, wo man sie braucht.“

Von einmal programmierbaren PALs zu wiederbeschreibbaren FPGAs

Hubbard erklärt, dass die frühen PALs nur einmal programmierbar waren – einmal programmiert, konnten sie nicht mehr geändert werden. Spätere Versionen wurden flashbasiert oder SRAM-basiert, sodass ihre Konfigurationen beim Einschalten aus einem externen Speicher geladen werden konnten.

Diese Fähigkeit, Hardware unmittelbar neu zu definieren, machte den FPGA zu einer leistungsstarken Plattform für Experimente.

Warum FPGAs immer noch wie Magie wirken

Xilinx Virtex-5 FPGA chip
Xilinx Virtex-5 FPGA-Chip

Im Gegensatz zu Mikrocontrollern wie dem Arduino, die Code Befehl für Befehl ausführen, erledigen FPGAs viele Aufgaben gleichzeitig. Hubbard hebt die Live-Video-Erzeugung als Paradebeispiel hervor:
„Mit allem, was parallel läuft, kann man Pixel ausgeben, Live-Video erzeugen und sofort Ergebnisse sehen. Es ist eine der spannendsten Anwendungen für das Design digitaler Logik.“

Diese Unmittelbarkeit – das eigene Hardware-Design sofort auf dem Bildschirm zum Leben zu erwecken – inspiriert nach wie vor Bastler und Ingenieure gleichermaßen.

Der Preis des Einstiegs: damals und heute

In den 1990er Jahren waren FPGA-Tools und -Bausteine unerschwinglich teuer. Hubbard erinnert sich daran, dass er nach einem Evaluierungsboard fragte, das rund 500 $ kostete, während selbst eine einfache Software-Lizenz noch ein paar Hundert Dollar zusätzlich kostete.

„Man ließ das eigene Design über Nacht laufen und hoffte, dass es bis zum Morgen fertig war“, lacht er.

Heute kann mit günstigen Boards und kostenlosen Toolchains jeder mit paralleler Logik und digitalem Design experimentieren – ein großer Unterschied zu den Anfangstagen.

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Das vollständige Interview sehen Sie hier!

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