Mikrodenetleyici Nedir?
Mikrodenetleyici (MCU), CPU, bellek (RAM/ROM) ve çevresel arabirimleri tek bir çipte barındıran gömülü sistem bileşenidir. Düşük maliyetli, düşük güç tüketimli ve programlanabilir yapısıyla sensörlerden ev aletlerine kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir.
Şekil 1. Tipik bir 32-bit ARM tabanlı mikrodenetleyici
FPGA Nedir?
FPGA (Field Programmable Gate Array), programlanabilir donanım mimarisine sahip çiplerdir. İçlerindeki lojik bloklar ve bağlantılar kullanıcı tarafından HDL (VHDL/Verilog) ile yeniden tanımlanabilir. Bu sayede paralel hesaplamalar ve yüksek hızlı veri işleme görevleri için idealdir.
Şekil 2. Modern bir FPGA kartı
Mikrodenetleyici vs. FPGA: Temel Farklar
- Mikrodenetleyici: Sıralı (serial) işlem yapar, yazılım odaklıdır.
- FPGA: Paralel işlem yapabilir, donanım seviyesinde özelleştirilebilir.
- MCU: Düşük güç tüketimi, ucuz maliyet, kolay programlama (C/C++).
- FPGA: Yüksek hız, deterministik gecikme süreleri, gerçek zamanlı büyük veri işleme.
Şekil 3. MCU ve FPGA’nin işleme mantıkları
Performans Karşılaştırması
FPGA’ler, özellikle sinyal işleme ve makine öğrenmesi hızlandırıcılarında tercih edilir. Örneğin, bir görüntü işleme algoritmasında mikrodenetleyici saniyede birkaç yüz işlem yapabilirken FPGA milyonlarca işlemi paralel olarak gerçekleştirebilir.
Burada \( f_{clk} \) saat frekansı, \( IPC \) bir döngüdeki işlem sayısı, \( N_{parallel} \) ise paralel devre sayısını ifade eder.
Kullanım Alanları
- MCU: IoT cihazları, ev otomasyonu, motor kontrolü, sensör okuma.
- FPGA: Radar sinyal işleme, video kodlama, kriptografi hızlandırma, yüksek hızlı haberleşme protokolleri.
Şekil 4. MCU ve FPGA’nin sektör bazlı kullanım alanları
Sonuç
Mikrodenetleyiciler, düşük maliyetli ve düşük güç tüketimli uygulamalar için idealdir. FPGA’ler ise yüksek hız, paralel işlem ve donanım özelleştirme gerektiren görevlerde öne çıkar. Günümüzde hibrit çözümler de yaygındır: MCU + FPGA kombinasyonları, sistemin hem esnek hem de güçlü olmasını sağlar.