FPGA到底是什么？FPGA的详细介绍

　　FPGA 是一堆晶体管，你可以把它们连接（wire up）起来做出任何你想要的电路。它就像一个纳米级面包板。使用 FPGA 就像芯片流片，但是你只需要买这一张芯片就可以搭建不一样的设计，作为交换，你需要付出一些效率上的代价。从字面上讲这种说法并不对，因为你并不需要重连（rewire）FPGA，它实际上是一个通过路由网络（routing network）连接的查找表 2D 网格，以及一些算术单元和内存。FPGA 可以模拟任意电路，但它们实际上只是在模仿，就像软件电路仿真器模拟电路一样。这个答案不恰当的地方在于，它过分简化了人们实际使用 FPGA 的方式。接下来的两个定义能更好地描述 FPGA。电路模拟是 FPGA 的经典主流用例，这也是 FPGA 最早出现的原因。FPGA 的关键在于硬件设计是用 HDL 形式编码的，而且买一些便宜的硬件就可以得到和 ASIC 相同的效果。当然，你不可能在 FPGA 和真正的芯片上使用完全相同的 Verilog 代码，但至少它们的抽象范围是一样的。这是与 ASIC 原型设计不同的一个用例。和电路仿真不同，计算加速是 FPGA 的新兴用例。这也是微软最近成功加速搜索和深度神经网络的原因。而且关键的是，计算实例并不依赖于 FPGA 和真正 ASIC 之间的关系：开发人员针对基于 FPGA 的加速编写的 Verilog 代码不需要与用来流片的 Verilog 代码有任何的相似性。

　　这两种实例在编程、编译器和抽象方面存在巨大差异。我比较关注后者，我将其称为「计算 FPGA 编程」（computaTIonal FPGA programming）。我的论点是，目前计算 FPGA 的编程方法都借鉴了传统的电路仿真编程模型，这是不对的。如果你想开发 ASIC 原型的话，Verilog 和 VHDL 都是正确的选择。但如果目标是计算的话，我们可以也应该重新思考整个堆栈。让我们开门见山地说吧。FPGA 是一类很特殊的硬件，它用来高效执行模拟电路描述的特殊软件。FPGA 配置需要一些底层软件——它是为了 ISA 编写的程序。