FPGA的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

·設(shè)計(jì)靈活，FPGA屬于硬件可重構(gòu)的芯片結(jié)構(gòu)，內(nèi)部具有數(shù)量豐富的可編程輸入輸出單元引腳及觸發(fā)器；

·適用便捷，F(xiàn)PGA是專用電路中開(kāi)發(fā)周期最短、應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)最低的器件之一（部分客戶無(wú)需投資研發(fā)即可獲得適用FPGA芯片）；

·并行計(jì)算，F(xiàn)PGA芯片內(nèi)部可按照數(shù)據(jù)包步驟數(shù)量搭建相對(duì)應(yīng)的流水線，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行、流水線并行；

·高兼容性，F(xiàn)PGA可與CMOS等大規(guī)模集成電路兼容，進(jìn)行協(xié)同工作。

基于上述特點(diǎn)，F(xiàn)PGA芯片早期作為ASIC芯片的半定制化電路替代品應(yīng)用于部分場(chǎng)景中，近年來(lái)，隨著微軟、亞馬遜等頭部互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)不斷加大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，F(xiàn)PGA芯片的應(yīng)用范圍也不斷拓寬。

FPGA在靈活性、性能、功耗、成本之間具有較好的平衡性

相較于CPU，F(xiàn)PGA并行計(jì)算能力可提升運(yùn)算速率并降低時(shí)延。CPU的本質(zhì)是利用大規(guī)模存儲(chǔ)器在時(shí)間維度內(nèi)復(fù)用處理單元，并在強(qiáng)大邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)支持下實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用邏輯，但同時(shí)也會(huì)失去處理單元的并行處理能力。

相較于GPU，F(xiàn)PGA在功耗和靈活性等方面具備優(yōu)勢(shì)。一方面，由于GPU采用大量的處理單元并且大量訪問(wèn)片外存儲(chǔ)SDRAM，其計(jì)算峰值更高，同時(shí)功耗也較高，F(xiàn)PGA的平均功耗（10W）遠(yuǎn)低于GPU的平均功耗（200W），可有效改善散熱問(wèn)題；另一方面，GPU在設(shè)計(jì)完成后無(wú)法改動(dòng)硬件資源，而FPGA根據(jù)特定應(yīng)用對(duì)硬件進(jìn)行編程，更具靈活性。機(jī)器學(xué)習(xí)使用多條指令平行處理單一數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA的定制化能力更能滿足精確度較低、分散、非常規(guī)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需求。

相較于ASIC芯片， FPGA在項(xiàng)目初期具備短周期、高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)。ASIC需從標(biāo)準(zhǔn)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)芯片的功能及性能需求發(fā)生變化時(shí)或者工藝進(jìn)步時(shí)，ASIC需重新投片，由此帶來(lái)較高的沉沒(méi)成本以及較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期；而FPGA包括預(yù)制門(mén)和觸發(fā)器，具有編程、除錯(cuò)、再編程和重復(fù)操作等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)芯片功能重新配置，因此早期FPGA常作為定制化ASIC領(lǐng)域的半定制電路出現(xiàn)，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是構(gòu)建原型和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的較快推進(jìn)的路徑之一。

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