FPGAとは、Field-Programmable Gate Arrayの略です。集積回路（IC）の一種で、製造後にユーザーが再プログラムすることで、さまざまなデジタル回路や機能を実装できます。FPGAは、プログラマブルな論理ブロックと相互接続の配列で構成されており、論理ブロックや論理ブロック間の接続の動作を定義することで、さまざまなタスクを実行するように設定することを可能にします。この柔軟性により、FPGAは信号処理からハードウェアアクセラレーション、ラピッドプロトタイピングまで、幅広いアプリケーションで使用できます。
FPGAをイメージしやすくするために、FPGAをカスタマイズ可能な大きな遊び場に見立てて、さまざまな種類のビルディングブロック（論理ブロック）とパスウェイ（相互接続）を接続・再構成し、さまざまなデジタル回路やシステムを構築することが可能です。
FPGAは、フィルタリング、波形生成、データのエンコードやデコードなど、複雑なデジタル信号処理アルゴリズムの実装に使用できます。例えば、FPGAは、無線信号を処理して送信する通信システムや、オーディオ信号を強化または分析するオーディオ処理システムで使用できます。
FPGAは、暗号化、復号化、ハッシュ化、デジタル署名検証などの暗号化操作を実行するようにプログラムできます。これらの処理をソフトウェアではなくハードウェアで実装することで、FPGAは機密データに対してより高速で安全な処理を提供できます。
FPGAを使用することで、汎用プロセッサから計算負荷の高いタスクをオフロードし、より高速でエネルギー効率の高い処理を実現できます。例えば、機械学習アルゴリズム、画像・映像処理、科学シミュレーションなどを高速化できます。
FPGAは、新しいデジタル回路やシステムの開発およびテストによく使用されます。エンジニアは、高価で時間のかかるカスタムICの製造を必要とせずに、設計を迅速にプロトタイプ化して評価することが可能です。
FPGAは、ユーザーが再プログラムすることで、さまざまなデジタル回路や機能を実装できる集積回路の一種です。FPGAは、プログラマブル・ロジック・ブロックとインターコネクトのアレイで構成され、様々なタスクを実行するように構成できます。FPGAの応用例としては、デジタル信号処理、暗号化、ハードウェアアクセラレーション、ラピッドプロトタイピングなどがあります。FPGAは柔軟性と適応性を備えているため、情報科学や工学のさまざまな分野で重宝されています。