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電子發燒友網>電子資料下載>電子資料>FPGA到底是什么?FPGA的詳細介紹

FPGA到底是什么?FPGA的詳細介紹

2020-12-23 | pdf | 0.17 MB | 次下載 | 3積分

資料介紹

  FPGA 是一堆晶體管,你可以把它們連接(wire up)起來做出任何你想要的電路。它就像一個納米級面包板。使用 FPGA 就像芯片流片,但是你只需要買這一張芯片就可以搭建不一樣的設計,作為交換,你需要付出一些效率上的代價。從字面上講這種說法并不對,因為你并不需要重連(rewire)FPGA,它實際上是一個通過路由網絡(routing network)連接的查找表 2D 網格,以及一些算術單元和內存。FPGA 可以模擬任意電路,但它們實際上只是在模仿,就像軟件電路仿真器模擬電路一樣。這個答案不恰當的地方在于,它過分簡化了人們實際使用 FPGA 的方式。接下來的兩個定義能更好地描述 FPGA。電路模擬是 FPGA 的經典主流用例,這也是 FPGA 最早出現的原因。FPGA 的關鍵在于硬件設計是用 HDL 形式編碼的,而且買一些便宜的硬件就可以得到和 ASIC 相同的效果。當然,你不可能在 FPGA 和真正的芯片上使用完全相同的 Verilog 代碼,但至少它們的抽象范圍是一樣的。這是與 ASIC 原型設計不同的一個用例。和電路仿真不同,計算加速是 FPGA 的新興用例。這也是微軟最近成功加速搜索和深度神經網絡的原因。而且關鍵的是,計算實例并不依賴于 FPGA 和真正 ASIC 之間的關系:開發人員針對基于 FPGA 的加速編寫的 Verilog 代碼不需要與用來流片的 Verilog 代碼有任何的相似性。

  這兩種實例在編程、編譯器和抽象方面存在巨大差異。我比較關注后者,我將其稱為「計算 FPGA 編程」(computaTIonal FPGA programming)。我的論點是,目前計算 FPGA 的編程方法都借鑒了傳統的電路仿真編程模型,這是不對的。如果你想開發 ASIC 原型的話,Verilog 和 VHDL 都是正確的選擇。但如果目標是計算的話,我們可以也應該重新思考整個堆棧。讓我們開門見山地說吧。FPGA 是一類很特殊的硬件,它用來高效執行模擬電路描述的特殊軟件。FPGA 配置需要一些底層軟件——它是為了 ISA 編寫的程序。

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