FPGA是一种数字集成电路芯片,英文全称为Field Programmable Gate Array,中文名称为“现场可编程逻辑门阵列”。FPGA是数字电路的物理实现方式之一。与数字电路的另一种重要实现方式ASIC(Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路)芯片相比,FPGA的一项重要特点是其可编程特性,即用户可通过程序指定FPGA实现某一特定数字电路。

1.FPGA工作原理

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。

FPGA工作原理

2.FPGA优缺点

FPGA的优点如下:
1、 FPGA由逻辑单元、RAM、乘法器等硬件资源组成,通过将这些硬件资源合理组织,可实现乘法器、寄存器、地址发生器等硬件电路。
2、FPGA可通过使用框图或者Verilog HDL来设计,从简单的门电路到FIR或者FFT电路。
3、FPGA可无限地重新编程,加载一个新的设计方案只需几百毫秒,利用重配置可以减少硬件的开销。
4、FPGA的工作频率由FPGA芯片以及设计决定,可以通过修改设计或者更换更快的芯片来达到某些苛刻的要求(当然,工作频率也不是无限制的可以提高,而是受当前的IC工艺等因素制约)。
FPGA的缺点如下:
1、FPGA的所有功能均依靠硬件实现,无法实现分支条件跳转等操作。
2、 FPGA只能实现定点运算。

FPGA优缺点

3.FPGA应用领域

1、算法加速
与普通处理器性比,FPGA可实现高速的并行计算,且具有GPU缺乏的低功耗特性,这使FPGA成为算法加速的重要选择。较为典型的应用是,FPGA加速神经网络的计算[2]
2、芯片验证
芯片设计流片前,为验证芯片开发的正确性,往往需要经芯片的设计代码运行于FPGA并检测运行是否正常。
3、通信领域
FPGA较为适合实现某些通信协议,因此FPGA通常被用于通信基站或终端中
4、武器
FPGA的高速运算特性可某些武器的实时性需求,如FPGA用于导弹制导中。

FPGA应用领域