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FPGA架构你应该怎么去了解

时间:2026-01-30  作者:Diven  阅读:0

FPGA与CPU、DSP和GPU的区别

FPGA是硬件可编程,其芯片为软件可编程。

FPGA具有丰富的硬件计算单元以及分布式并行内存,其芯片只有非常有限的计算资源,比如CPU只有几个高性能ALU,另外其芯片一般使用一个共享内存,在任何是有只能进行一次的读或者写操作。

FPGA灵活的硬件资源导致所使用的HDL语言抽象级别非常低,为RTL级,而其芯片的编程语言都是在算法级或者系统级。

CPU适用于调度和管理的场景,比如文件管理,人机交互。

DSP适合数据处理,尤其是递归调用

GPU适合大容量数据流处理

FPGA的优势

传统的CPU提高性能的常见方式有:

提高时钟频率ff

增加核的数目

由于芯片的功耗PP同频率ff和芯片工作电压VV有如下关系: 

P=12fV2P=12fV2

因此FPGA通过较低频率如500MHz以及非常低的核电压0.8V、1.35V等来降低功耗,同时通过大量的硬件并行计算提高性能。FPGA有如下优势:

低功耗

高度并行,体现在并行的计算单元和内存单元

当前FPGA中嵌入了CPU软核和硬核,是的FPGA同时具有非常好的逻辑控制和高性能数据计算的能力

Xilinx的FPGA架构

Xilinx FPGA有两种内存形式:

由2个18Kb的内存组成的BRAM,可以有多种配置(单端/双端、ROM/RAM

SLICEM中的LUT,可以配置为多种模式的分布式RAM,可以有多种配置(单端/双端、位宽) 

使用C/C++ 来开发FPGA时需要关注的方面

算法的不同部分的功能

FPGA底层单元的操作

算法不同部分同FPGA底层单元的映射关系

算法的FGPA资源使用率

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