FPGA和单片机有什么区别呢？

近期，有很多老师、学生以及我的同行问起我这个问题，同样我的学生也会问我这个问题？因为在国内高校电子信息类专业同时开设这两门课程，学生学习完这两门课程就感到困惑。这些困惑无非就是不知道两者之间的区别和联系。很多工程师、老师和学生就只知道FPGA处理性能远高于单片机/CPU，但是这只是一个表象。

题目中单片机是众多CPU、DSP、GPU的一个典型代表，而且由于最近新出了一个VR的东西，GPU这个技术最近也比较热。但是，GPU严格意义上也是一种折衷的方法。

到底FPGA和单片机有什么区别呢？根据我的经验，可以用下面进行概述。

1、FPGA属于数字逻辑的范畴，也就是组合逻辑、时序逻辑和状态机是FPGA所要实现的设计目标，而单片机是FPGA一个可实现的设计目标，也就是说，对于一个对HDL很精通的人来说，完全可以用HDL，在FPGA内构建一个单片机/CPU。本质上，单片机/CPU就是一个有限自动状态机而已。我们经常说的软件，它只能运行在处理器上，换句话说，就是当设计完成CPU后，通过编写代码，让CPU这个有限自动状态机运行而已。本质上，CPU就是软件范畴的东西。一个水平再高的程序员，也就是让CPU这个有限自动状态机运行而已。他们并不知道CPU运行的本质问题，也就是CPU如何设计出来的。但是对于FPGA的设计者来说，他们是使用FPGA内部的逻辑设计资源，构造出组合逻辑、时序逻辑和状态机，当然他们清楚CPU的设计原理和本质问题。

2、如果从实现意义上来说，FPGA内的逻辑运行是靠逻辑流推动，而CPU的运行是靠程序计数器PC推动，也就是两者的工作原理截然不同。

3、从认知数字世界的路线来说，从底到上依次是，PN节、CMOS、逻辑门、组合逻辑、时序逻辑、状态机、CPU、操作系统、驱动、应用程序。也就是，一个真正的FPGA大牛，基本也可以看清整个数字世界的本质。但是，一个大牛程序员，是在中间看整个数字世界，因此，离完全认识整个数字世界还有一段距离。

4、当一个人对数字逻辑、HDL语言很清楚的时候，其实他并不需要专门的有人教他如何学习MCU/CPU，对于我来说，可以很轻松地学会8051单片机、ARM等，但是不需要有人专门去教我学习这些知识。

下面以一句话，结束我的回答，要想真正的看透整个数字世界，数字逻辑是基础，FPGA是平台，HDL是工具，数字世界都是构建在这个基础之上。