什么是FPGA芯片？ FPGA的特点是什么

什么是 FPGA 芯片?

提起 5G 大家很容易想到华为，在华为等的 5G 基站中有一类芯片，它的存在感不是很强，但它的作用很大，它就是 FPGA 芯片。

如果我们想快速了解一款芯片，最简单的方法就是调查它功能和用途，但这个方法对于 FPGA 来说并不适用。

如果你真的去查 FPGA 的应用场景，你会得到一个很长的名单，比如：通信网络、物联网、信息安全、数据中心、人工智能、卫星导航、医疗器械、图像处理、视频编码、云计算、军工等等。

可能有些人查到一半就开始懵了，FPGA 芯片的应用范围跨越了太多行业。那么 FPGA 芯片到底是什么呢?

答：是白纸。

如果我们把其它各种专用芯片比作不同风格的画作，那么 FPGA 芯片就是白纸。我们可以在白纸上画出各种不同风格的画作，这就是 FPGA。

假如你是一块 FPGA 开发板，你在大学实验室里的一天可能是这样度过的：

清晨，一批大二学生进入了实验室。他们为了完成昨天晚上未完成的项目，开始急匆匆的调整着相关的硬件。最终，他们完成了，FPGA 开发板变成了音乐播放器。

中午，一帮大三学生赶到了实验室，他们要参加省里的智能小车比赛。还是这块 FPGA 开发板，这回被他们借去测试智能小车的代码。

下午，一个大四的学生来到了实验室，还是借这块 FPGA 开发板。不过他是用来做毕业设计的，他要做一个电梯的控制模块。

就这样，一天过去了。同样一块 FPGA 开发板，上午它是音乐播放器，中午它是智能小车，下午它又是电梯控制模块。只是因为每次刷入的代码不同，FPGA 芯片就具备了完全不同的功能，这就是 FPGA 的神奇之处。

FPGA的特点是什么?

首先一大特点就是灵活性，FPGA 就像上文所说的 “白纸”一样，可以通过 “刷代码”的方式改变用途和功能。

对于数据中心来说，很多机器是面向不同客户出租的，因此硬件的用途经常会发生改变。而这时如果用 FPGA 作为加速卡就会非常方便了，设备用途改变的同时，FPGA 这边也同步进行改变就可以了。

特别是对于人工智能领域的优势更为明显，比如现在流行一种神经网络，没准过一段时间另一种神经网络又变得热门了，而且算法也会随之时间不断更新。这种情况下可能就需要不断更换硬件 , 最大限度的去贴合算法需求。而 FPGA 就方便很多了，需要进行调整的时候重新刷入就可以了，在节约时间的同时也减少了成本。

FPGA 除了灵活性以外，另外一大特点就是并行了。如何理解并行呢?

比如我们在周末要做家务的时候，用洗衣机洗衣服 15 分钟，洗菜 5 分钟，做饭 20 分钟。那么一共需要多少时间呢?如果顺序进行这些家务的话，那就需要 40 分钟。但是我们可以发现，在洗衣机洗衣服的时候我们是可以同时干其它家务的，这样一来我们只需要 25 分钟就可以做完这些家务了。

由此可见，并行可以大大提高效率，也正是因为这样，FPGA 可以帮助 CPU 加速计算。

但值得说明的是，不是所有任务都适合并行。比如我们必须在洗完菜之后才能做饭，这两个任务就不能并行完成。因此 FPGA 的加速往往是针对一种或者一类任务，并不会像 CPU 那样解决所有问题。