现场可编程门阵列(FPGA)技术继续显示出不断增长的势头。Xilinx在1984年首次创建FPGA时，它仍然是一种简单的胶合逻辑芯片，但是现在在信号处理和控制应用中，它已经取代了定制的专用集成电路(ASIC)和处理器。常州华硕笔记本维修点_什么是FPGA?FPGA的五个优势是什么?,这项技术的成功之处在哪里?本文将主要介绍FPGA，并将重点介绍FPGA的独特优势。
1.什么是FPGA?
在最高级别，FPGA是可重编程的硅芯片。使用预构建的逻辑块和可重新编程的布线资源，用户不再需要使用面包板或烙铁来配置这些芯片以实现自定义硬件功能。用户在软件中开发数字计算任务，并将其编译为配置文件或位流，其中包含有关组件互连的信息。此外，FPGA是完全可重新配置的，当用户重新编译不同的电路配置时，他们可以立即展示全新的功能。过去，只有熟悉数字硬件设计的工程师才知道如何使用FPGA技术。然而，高级设计工具的兴起改变了FPGA的编程方式，其中新兴技术可以将图形框图甚至C代码转换为数字硬件电路。
FPGA芯片在各行各业中的采用是由于ASIC和基于处理器的系统的FPGA融合的最大优势。FPGA可以提供硬件时序的速度和稳定性，并且不需要大规模的投资，例如定制ASIC设计的巨额前期成本。可重新编程的硅芯片的灵活性可与在基于处理器的系统上运行的软件相媲美，但不受可用处理器内核数量的限制。与处理器不同，FPGA是真正的并行实现，因此不同的处理操作不需要竞争相同的资源。每个独立的处理任务都配有专用的芯片部分，该部分可以自主运行，而不受其他逻辑块的影响。因此，当添加更多处理任务时，其他应用程序性能将不会受到影响。
2.FPGA技术的五个优势
性能，上市时间，成本，稳定性，长期维护
性能—利用硬件并行性，FPGA打破了顺序执行的模式，并在每个时钟周期内完成了更多的处理任务，超过了数字信号处理器(DSP)的计算能力。著名的分析和基准测试公司BDTI发布的基准测试表明，在某些应用中，FPGA的每美元处理能力是DSP解决方案的许多倍。2在硬件级别控制输入和输出(I/O)可提供更快的响应时间和特殊功能，以满足应用程序的需求。
上市时间尽管市场上的限制越来越大，FPGA技术仍然提供了灵活性和快速的原型制作能力。用户可以测试一个想法或概念并在硬件中完成验证，而无需经历冗长的定制ASIC设计制造过程。3由此，用户可以在几个小时内完成逐步修改并迭代FPGA设计，从而节省数周的时间。商用现货(COTS)硬件可以提供连接到用户可编程FPGA芯片的不同类型的I/O。高级软件工具的日益普及减少了学习曲线和抽象层，并经常提供有用的IP核(预设功能)以实现高级控制和信号处理。
成本-定制ASIC设计的非经常性工程(NRE)成本远远超过基于FPGA的硬件解决方案的成本。ASIC设计初期的巨额投资表明，原始设备制造商每年需要运输数千个芯片，但是更多的最终用户需要定制的硬件功能来实现数十个到数百个系统的开发。可编程芯片的特性意味着用户可以节省制造成本以及较长的交付和组装时间。系统的需求会不时变化，但是与ASCI的巨额成本相比，更改FPGA设计的成本微不足道。
稳定性-软件工具提供了编程环境，而FPGA电路是编程的真正“硬”执行过程。基于处理器的系统通常包含多个抽象层，以计划任务并在多个进程之间共享资源。驱动程序层控制硬件资源，而操作系统则管理内存和处理器带宽。对于任何给定的处理器内核，一次只能执行一条指令，而基于处理器的系统始终面临严格的限时任务相互接替的风险。FPGA不使用操作系统，具有真正的并行执行，并且专注于每个任务。定性硬件可以减少稳定性问题的可能性。
长期维护-如上所述，FPGA芯片可现场升级，而无需花费时间和金钱来重新设计ASIC。例如，数字通信协议包含随时间变化的规范，基于ASIC的接口可能会导致维护和前向兼容性问题。可重新配置的FPGA芯片可以适应将来需要进行的修改。随着产品或系统的成熟，用户无需花费时间重新设计硬件或修改电路板布局即可增强功能。
3.总结
高级工具不断改进，将可重编程的硅芯片带给各个专业水平的工程师和科学家，并且FPGA技术的采用正变得越来越普遍。
