CPU会被FPGA替代吗？FPGA与CPU之间的区别与联系

　　说起CPU，我觉得大家都已经很熟悉了。是“中央处理器”的英文缩写，它是用来“运算”的。大部分我们所熟悉的电子设备，像手机、电脑，它们所实现的各种功能，都是通过CPU的“运算”来实现的。它几乎是所有电子数码设备的大脑。

　　计算机之所以被计算机，因为它的大脑，CPU，就是用来计算的。

　　FPGA是什么？它跟CPU一样，也是用来计算的。但是，它的计算方式，跟CPU很不一样。

　　CPU与FPGA的根本区别在于软件与硬件的差异。CPU为冯诺依曼结构，串行地执行一系列指令；而FPGA可以实现并行操作，就象在一个芯片中嵌入多个CPU，其性能会是单个CPU的十倍、百倍。一般来说，CPU可以实现的功能，都可以用硬件设计的方法由FPGA来实现。当然，极其复杂的算法用硬件实现会比较困难，资源消耗也很大，如果没有高性能要求，那用硬件实现就有点得不偿失了。对于一个复杂系统而言，进行合理的软、硬件划分，由CPU（或DSP）和硬件电路（如FPGA）合作完成系统功能是非常必要的，也是高效的。

　　计算机是用来计算的

　　首先我们都知道，CPU它是通过“计算”能力，为计算机提供各种的功能。

　　程序员，把程序代码噼里啪啦地输入到了计算机里面，啪一声按下确认键，CPU把程序代码进行计算，达成各种各样的目的。

　　运算的结果是什么呢？程序输入CPU，运算成了操作系统，运算成了软件、app、网页等等。所有的这一切，都是经过CPU“计算”产生的。

　　嗯，CPU，他很像我们人类的大脑。

　　串行计算

　　我们人类的大脑有什么样的特点？它就像人类的大脑那样，他只能同时做一件事情。CPU是串行的，一样也是只能同时进行一次计算。

　　我们比方说，现在要进行两场考试，一场是英语，一场是数学，我们会把这两场考试给分开进行，绝对不会说，让你左手做英语试卷，右手做数学数卷，那是不可能的，人的脑袋，同时只能专注一件事情。

　　后来，CPU发展出了多核，你在那些电脑还有手机，老是标榜着自己是双核四核八核，甚至十六核。

　　但是很多时候，核多是没有意义的。因为程序员在编写程序的时候，程序本身，是针对单核设计。最常见的例子莫过于我们的一些手机游戏，游戏逻辑和图形渲染，是跑在一个核里的。所以说，是否够快，很多时候还得取决于单核性能。

　　并行计算

　　FPGA是什么呢？

　　我们都听过三个臭皮匠，胜过知一个诸葛亮的谚语。他的寓意就是说，三个很普通的人，合起来的智慧也是可以超过诸葛亮的。

　　FPGA就像是一群臭皮匠，CPU就像是一个诸葛亮。

　　就像我们前面所说的，我们人脑就像CPU，不能同时做多份作业。只能专注于一件事情。而这群“臭皮匠”则不同，FPGA十分擅长同时做多件事情，我们叫作“并行计算”，也常被称为“异步计算”。

　　而技术上来说，FPGA也由非常多的核组成的。但跟CPU不同的是，工程师们可以根据他们的需要，把这么一群“臭皮匠”，重新进行自定义的排列组合，来满足他们想要的计算。FPGA号称“万能芯片”。

　　FPGA并不是要替代CPU。这就像大部分的工作重要事务，都掌权在诸葛亮手上，那可是重要人物，可不能随意说换就换;臭皮匠们则可以凭借他们人多的优势，处理很多的一些重复的单纯的事情。

　　FPGA的这个特点，非常适合我们今年大热的人工智能。人工智能里面就有非常大量的一些重复性、需要并行计算的工作，像图像识别、图像处理、深度学习等等。

　　哪些领域正在应用FPGA？

　　微软在数据中心使用FPGA代替传统CPU的做法;腾讯云则直接提供了FPGA云服务器，降低开发者自购设备的高昂成本;iPhone 7里有使用Lattice这家上市公司的FPGA芯片;大疆无人机中也采用了FPGA芯片。。。。。。

　　可以看到的，不论上企业端（微软、云计算），还是消费端（iPhone 7、大疆无人机），都能看到FPGA芯片的身影，在未来，它还有很大的发展空间。