今天我们就来了解FPGA,它为什么这么重要?

2022-03-11 照明小编 www.gdzrlj.com
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最近几年来,FPGA这一定义愈来愈多地出现。比如,比特币挖矿,就会使用根据FPGA的挖矿机。

还有,之前微软公司表明,将在大数据中心里面,应用FPGA“替代”CPU等。

今天我们就来了解FPGA,它为什么这么重要?

国际上许多大的芯片生产商如intel、紫光、浪潮等公司均已开始合理布局FPGA。

那么FPGA到底是啥,它又拥有怎么样的魅力呢?

FPGA也就是现场可编程门阵列,又称之为“全能芯片”,它是在PLA、PAL、GAL、CPLD等可编程元器件的基础上进一步发展的芯片。

它好似一张白纸或者一堆积木,技术工程师能够根据传统式的电路原理图输入,或者硬件配置描述语言随意的设计一个数据系统软件。

相对于CPU、GPU、ASIC(专用型芯片)等传统式的芯片而言,FPGA拥有那些的优点呢?

自问世至今,FPGA就与ASIC纠缠不休,大家最先讨论一下它们两个的比照。

FPGA对比ASIC的优点:硬件可编程

讨论一下什么叫ASIC?

早期要完成一个收音机的作用,必须要有电容器、电阻器、三极管这些一系列分立的电子元器件来构建一个繁杂的电源电路,这类集成电路芯片,不但占用面积大,分立的电子元器件使用量也比较多。

假如把这些分立的电子元器件集成化到一个芯片中,在这个芯片的外场只需要小量的电阻、电容等相互配合就能完成收音机的作用,这就是ASIC芯片。

ASIC芯片将总数巨大的分立电子元器件集成化到芯片内部,使线路板的面积更小,处理速度更高,电源电路的可信性也更强大。

ASIC在产品研发的过程中很有可能会存有这样的难题,假如其中一些功能设计得并不是很有效,就必须变更设计方案提交给芯片生产厂家生产制造样片,很有可能需要几个月的时间。整个过程用时长、花费高。

FPGA是一大堆预制构件的门和触发器,具备可编程互连的特点。能够应用这些基本控制模块配备成你想要的一切逻辑作用。如果有不正确的,也能够在几秒内再次程序编写,而不用几个月才可以知道结果。

大家再看一下FPGA对比CPU、GPU的优点:高吞吐、低延迟

高吞吐量

FPGA上的收发器能够立即接好40Gbps-100Gbps的网线,以线速解决随意大小的数据包;而CPU必须从网卡把数据包收上去才可以解决,许多网卡是不可以线速解决64字节的小数据包的。

比如FPGA云服务器,利用云服务的方法将仅有大型企业才可以长期付款使用的FPGA服务推广到了大量公司。

公司能够根据FPGA云主机开展FPGA硬件配置程序编写,可将特性提高至通用CPU网络服务器的30倍以上。

低延迟性

网卡把数据包接到CPU,CPU再发送给网卡,即便应用DPDK这样性能卓越的数据包解决架构,延迟也有4~5微秒。

更严重的难题是,通用CPU的延迟不够平稳,比如当负荷较高时,延迟很有可能升到几十微秒甚至更高些。

这对别的的硬件机器设备而言难以完成,即便是高品质的CPU也会出现50微秒的延迟,但来到FPGA的身上,这一时间会被减少到1微秒。

例如,这一优点在喷气式战机的自动操作和高频率算法交易里将会大放异彩。

当FPGA越来越便于程序编写、减少编译程序期且提升浮点计算能耗等级时,GPU很有可能被替代。

因其得天独厚的优点,伴随着人工智能技术时期的来临,FPGA将在芯片行业施大展身手。

马云曾说过在人工智能时代,通讯将只占20%,物联网技术占80%,全部物品都是会带芯片,由此可见,芯片的需要量将会持续增加。

将来,FPGA有希望变成芯片行业的主人公。