FPGA是什么？这次算弄明白了

万物皆可FPGA！

FPGA （Field－Programmable Gate Array），中文全称现场可编程门阵列，究竟是什么？

本体是一种数字集成电路，一个可以通过编程来改变内部结构的芯片。

FPGA < PLD （可编程逻辑器件）< ASIC （专用集成电路）

*小于号表示子集关系。

FPGA的应用领域最初为通信领域，但目前，随着信息产业和微电子技术的发展，可编程逻辑嵌入式系统设计技术已经成为信息产业最热门的技术之一，应用范围遍及航空航天、医疗、通讯、网络通讯、安防、广播、汽车电子、工业、消费类市场、测量测试等多个热门领域。并随着工艺的进步和技术的发展，向更多、更广泛的应用领域扩展。越来越多的设计也开始以ASIC转向FPGA， FPGA正以各种电子产品的形式进入了我们日常生活的各个角落。

FPGA架构主要包括可配置逻辑块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出块IOB（Input Output Block）、内部连线（Interconnect）和其它内嵌单元四个部分。

CLB是FPGA的基本逻辑单元。实际数量和特性会依器件的不同而改变，但是每个CLB都包含一个由4或6个输入、若干选择电路（多路复用器等）和触发器组成的可配置开关矩阵。开关矩阵具有高度的灵活性，经配置可以处理组合型逻辑、移位寄存器或 RAM。

FPGA可支持许多种I／O标准，因而可以为系统设计提供理想的接口桥接。FPGA 内的I／O按bank分组，每个bank能独立支持不同的I／O标准。目前最先进的FPGA提供了十多个I／O bank，能够提供灵活的I／O支持。

CLB 提供了逻辑性能，灵活的互连布线则负责在CLB和I／O之间传递信号。布线有几种类型，从设计用于专门实现 CLB 互连（短线资源）、到器件内的高速水平和垂直长线（长线资源）、再到时钟与其它全局信号的全局低skew布线（全局性专用布线资源）。一般，各厂家设计软件会将互连布线任务隐藏起来，用户根本看不到，从而大幅降低了设计复杂性。

内嵌硬核单元包括RAM、DSP、DCM（数字时钟管理模块）及其它特定接口硬核等，FPGA器件内部结构如下示意图。

CPU、 GPU都属于冯·诺依曼结构，指令译码执行、共享内存。
FPGA 之所以能效高，本质上是无指令、无需共享内存的体系结构带来的福利

那么FPGA的本质是什么？

FPGA本质也是一种芯片。

但是可以也可以实现数字电路功能，如CPU，GPU，NPU等这些电路，都可以放在FPGA内部实现，效率另说。。

那FPGA的本质就是可以通过编程实现电路的电路。

FPGA还有很多硬核IP，也叫做宏单元。

例如PLL，SERDES，RAM等常规IP的。

随着现在芯片的演进。

FPGA内部也集成了很多新的东西。

这些新东西中，比较有特色的就是CPU，在FPGA内部集成了硬核CPU系统，甚至可以运行OS（操作系统）。

这样CPU+FPGA。

CPU软件编程，FPGA 硬件电路编程，

这个就是双剑合璧，更胜一筹。

ding