芯片领域未来的主角——FPGA

　　原标题：芯片领域未来的主角——FPGA

 

　　最近几年，FPGA这个概念越来越多地出现。例如，比特币挖矿，就有使用基于FPGA的矿机。

　　还有，之前微软表示，将在数据中心里，使用FPGA“代替”CPU，等等。

 

　　国际上很多大的芯片厂商如英特尔、紫光、浪潮等企业均已开始布局FPGA。

 

　　芯片领域未来的主角——FPGA

 

　　那么FPGA究竟是什么，它又有着怎样的魔力？

 

　　FPGA即现场可编程门阵列，又称为“万能芯片”，它是在PLA、PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

 

　　它如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。

 

　　相对于 CPU、GPU、ASIC（专用芯片）等传统的芯片来讲，FPGA有着怎样的优势呢？

 

　　自诞生以来，FPGA就与 ASIC 纠缠不清，我们首先来看看他们两个的对比。

 

　　FPGA 相比 ASIC 的优势：硬件可编程

 

　　来看看什么是ASIC？

 

　　芯片领域未来的主角——FPGA

 

　　早期要实现一个收音机的功能，需要电容、电阻、三极管等等一系列分立的元器件来搭建一个复杂的电路，这种集成电路，不仅占用面积大，分立的元器件使用量也比较多。

 

　　如果把这些分立的元器件集成到一个芯片中，在这个芯片的外围只需要少量的电阻、电容等配合就能实现完整的收音机功能，这就是ASIC芯片。

 

　　ASIC芯片将数量庞大的分立元器件集成到芯片内部，电路板面积更小，集成度更高，电路的可靠性也变强。

 

　　ASIC在研发的过程中可能会存在这样的问题，如果其中某些功能设计得不是很合理，就需要更改设计并提交给芯片制造厂家制造样片，可能需要几个月的时间。整个过程耗时长、费用高。

 

　　FPGA是一大堆预制的门和触发器，具有可编程互连的特性。可以使用这些基本模块配置成你想要的任何逻辑功能。如果有错误，可以在几秒钟内重新编程，而不需要数月才能知道结果。

 

　　再看看FPGA 相比 CPU、GPU 的优势：高吞吐、低延迟

 

　　高吞吐

 

　　FPGA 上的收发器可以直接接上 40 Gbps 甚至 100 Gbps 的网线，以线速处理任意大小的数据包；而 CPU 需要从网卡把数据包收上来才能处理，很多网卡是不能线速处理 64 字节的小数据包的。