FPGA是什么意思(什么是FPGA)

什么是FPGA?FPGA是什么意思?

FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

通俗来说,FPGA就是一种可编程的硬件芯片。

以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计,可以经过简单的综合与布局,快速的烧录至 FPGA 上进行测试,是现代 IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面,这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器(Flip-flop)或者其他更加完整的记忆块。

系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来,就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变,所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

基本特点:

1)采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路),用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。

2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

5) FPGA采用高速CMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。

可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。

FPGA啥意思?

FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

fpga干啥的?

FPGA(Field Programmable Gate Array)的中文名字叫现场可编程逻辑阵列,这种集成电路内部集成了大量的门电路、触发器,还有RAM、ROM等逻辑单元。

FPGA需要用特殊的编程工具编程,由程序确定内部逻辑器件的连接关系以及实现什么样的逻辑运算,FPGA的逻辑运算能力远超单片机,但算术运算能力却比单片机弱很多,编程的灵活性也不如单片机。

fpga通俗解释?

FPGA(Field-Programmable Gate Array),中文名叫现场可编程门阵列。比较通俗的理解是,FPGA就是把一大堆逻辑器件(比如与门、非门、或门、选择器)封装在一个盒子里,盒子里的逻辑元件如何连接,全部由使用者(编写程序)来决定。

fpga是什么芯片?

fpga是集成电路芯片,主要应用于ASIC(专用集成电路)领域,既解决了半定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA和CPU、GPU、ASIC的芯片等核心区别是其底层逻辑运算单元的连线及逻辑布局未固化,用户可通过 EDA 软件对逻辑单元和开关阵列编程,进行功能配置,从而去实现特定功能的集成电路芯片。

FPGA全称?

FPGA 的全称为 Field-Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列。

FPGA 是在 PAL、 GAL、 CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物, 是作为专用集成电路( ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 简而言之, FPGA 就是一个可以通过编程来改变内部结构的芯片。

FPGA是什么意思?

FPGA,现场可编程门阵列(Field Programmable Logic Device),可编程逻辑器件的一种。它可以由用户来进行编程和配置,进而用来解决各种不同的逻辑设计问题。

可编程器件发展的初期主要是用来解决存储问题,随着后来的发展转向各种逻辑应用。在结构、工艺、集成度、功耗、速度等方面有了很大的提高和改进。

可编程逻辑器件的发展阶段

我们一起来了解一下可编程逻辑器件的发展历史。

可编程逻辑器件的发展主要经历以下几个阶段:

早期的可编程逻辑器件,早期的PLD主要是用来解决各种存储问题,如可编程只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、紫外线可擦除存储器(EPROM)、电可擦除存储器(EEPROM),由于结构限制,它们只能完成简单的数字逻辑功能。

结构上稍微复杂的可编程逻辑器件,80年代初期,AMD公司和Lattice公司先后推出了各自的可编程逻辑器件,主要为可编程逻辑器件(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、可编程逻辑器件(PLA)等等,这些PLD在设计上有很强的灵活性,可以实现速度性能较好的逻辑功能,但它们结构简单,只能实现小规模的电路设计。

复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)和现场可编程门阵列(Field Programmable Logic Device),这类器件的体系结构和逻辑单元灵活、集成度高、适用范围广。这类器件兼容了PLD和通用门阵列的优点,具备实现大规模电路设计的能力,编程也灵活,开发周期短、设计成本低、开发工具成熟、质量可靠,因此被大规模使用。

FPGA芯片内部结构

目前大部分的FPGA仍是基于查找表(LUT)技术,但是随着版本的升级,代与代之间的基本功能差别很大,在现在的FPGA内部,整合了很多常用功能(如RAM、时钟管理 和DSP)的硬核(ASIC型)功能模块。

图一 FPGA芯片的内部结构

图一给出一个通用的内部结构模型,实际上不同系列的FPGA,内部的结构都不尽相同。但是从上图我们可以看出,FPGA芯片的主要部分由6大模块,分别为:可编程输入输出单元(IOB)、基本可编程逻辑单元(CLB)、数字时钟管理(DCM)、嵌入块式RAM(BRAM)、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。

目前FPGA具备的功能

经过这么多年的发展,目前的FPGA已经具备了以下的功能:

支持模数转换和数模转换;

采用片内锁相环,支持高速时钟,减少信号的畸变,时钟可以复用;

有丰富的布线资源;

在片内有分布RAM和块RAM;

包含独立的快速逻辑进位模块,有专门的乘法器;

逻辑功能块的局部布线和相互间的通用布线,可以精确的预测网线的延时;

I/O模块有快速的I/O驱动、寄存的输入输出、三态使能控制等控制特性。

FPGA的发展方向

随着微电子技术的快速发展,速度更快、集成度更高的FPGA在不断出现,结构和工艺的提高,使FPGA的资源越来越丰富,可实现的功能越来越强大。

所以FPGA有如下的发展趋势:

向更高密度、更大容量迈进;

朝着低成本、低电压、低功耗、微封装方向发展;

IP资源复用得到普遍的认同并成为主要的设计方式;

MCU、DSP、MPU等嵌入式处理器IP成为FPGA应用的核心。

FPGA在神经网络方面的应用

近两年,随着AI、神经网络技术等产业的迅猛发展,对计算力的要求越来越高,因为FPGA具有资源丰富、配置灵活以及DSP、MCU等IP集成到一起的巨大优势,所以基于FPGA的NN加速器的研究和产业化,十分火热。比如微软的Bing搜素业务等就使用了基于FPGA的NN加速器。

但是FPGA价格较贵,所带来成本上的压力,在一定上面,可能会抑制它的更大规模的使用。

小结

FPGA作为可以让用户来进行编程和配置,进而用来解决各种不同的逻辑设计问题的器件,在各种新型技术兴起的前期(之前的大数据、如今的神经网络),都表现出了非常好的活力,它降低了新兴技术研究的成本,加快了新兴技术研究的速度,在整个技术演进道路上,扮演着举足轻重的角色。

关于FPGA相关内容,我写了《浅谈FPGA技术》、《浅谈FPGA芯片结构》等多篇文章,详细介绍了FPGA的工作模式、硬件架构等内容,如果有兴趣,欢迎加关注“单眼皮老王”,阅读相关文章,更欢迎和我讨论。

希望回答会对你有所帮助,感谢。

FPGA是啥?

FPGA是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA设计不是简单的芯片研究,主要是利用 FPGA 的模式进行其他行业产品的设计。 与 ASIC 不同,FPGA在通信行业的应用比较广泛。通过对全球FPGA产品市场以及相关供应商的分析,结合当前我国的实际情况以及国内领先的FPGA产品可以发现相关技术在未来的发展方向,对我国科技水平的全面提高具有非常重要的推动作用。

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