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FPGA的特点和优势

润和软件 来源:中金点睛 作者:jf_1689824307.4557 2021-08-16 09:20 次阅读

·设计灵活,FPGA属于硬件可重构的芯片结构,内部具有数量丰富的可编程输入输出单元引脚及触发器;

·适用便捷,FPGA是专用电路中开发周期最短、应用风险最低的器件之一(部分客户无需投资研发即可获得适用FPGA芯片);

·并行计算,FPGA芯片内部可按照数据包步骤数量搭建相对应的流水线,从而实现数据并行、流水线并行;

·高兼容性,FPGA可与CMOS等大规模集成电路兼容,进行协同工作。

基于上述特点,FPGA芯片早期作为ASIC芯片的半定制化电路替代品应用于部分场景中,近年来,随着微软、亚马逊等头部互联网企业不断加大数据中心建设,FPGA芯片的应用范围也不断拓宽。

FPGA在灵活性、性能、功耗、成本之间具有较好的平衡性

相较于CPU,FPGA并行计算能力可提升运算速率并降低时延。CPU的本质是利用大规模存储器在时间维度内复用处理单元,并在强大逻辑数据库支持下实现更多应用逻辑,但同时也会失去处理单元的并行处理能力。

相较于GPU,FPGA在功耗和灵活性等方面具备优势。一方面,由于GPU采用大量的处理单元并且大量访问片外存储SDRAM,其计算峰值更高,同时功耗也较高,FPGA的平均功耗(10W)远低于GPU的平均功耗(200W),可有效改善散热问题;另一方面,GPU在设计完成后无法改动硬件资源,而FPGA根据特定应用对硬件进行编程,更具灵活性。机器学习使用多条指令平行处理单一数据,FPGA的定制化能力更能满足精确度较低、分散、非常规深度神经网络计算需求。

相较于ASIC芯片, FPGA在项目初期具备短周期、高性价比的优势。ASIC需从标准单元进行设计,当芯片的功能及性能需求发生变化时或者工艺进步时,ASIC需重新投片,由此带来较高的沉没成本以及较长的开发周期;而FPGA包括预制门和触发器,具有编程、除错、再编程和重复操作等优点,可实现芯片功能重新配置,因此早期FPGA常作为定制化ASIC领域的半定制电路出现,被业内认为是构建原型和开发设计的较快推进的路径之一。

责任编辑:lq

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原文标题:FPGA的特点和优势

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