可程序化邏輯門陣列 又名：FPGA

　　1 拼音

　　kě chénɡ xù huà luó jí mén zhèn liè

　　2 英文

　　FPGA, Field Programmable Gate Array

　　3 解釋

　　FPGA是“可程序化邏輯門陣列”英文縮寫。是一個含有可編輯元件的半導體設備，可供使用者現(xiàn)場程式化的邏輯門陣列元件。“可程序化邏輯門陣列”又稱“元件可編程邏輯門陣列”。

　　4 概要

　　目前以硬件描述語言（Verilog或VHDL）所完成的電路設計，可以經(jīng)過簡單的綜合與布局，快速的燒錄至 FPGA 上進行測試，是現(xiàn)代IC設計驗證的技術主流。這些可編輯元件可以被用來實現(xiàn)一些基本的邏輯門電路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更復雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學方程式。在大多數(shù)的FPGA里面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發(fā)器（Flip－flop）或者其他更加完整的記憶塊。

　　FPGA一般來說比ASIC（專用集成芯片）的速度要慢，無法完成復雜的設計，而且消耗更多的電能。但是他們也有很多的優(yōu)點比如可以快速成品，可以被修改來改正程序中的錯誤和更便宜的造價。廠商也可能會提供便宜的但是編輯能力差的FPGA。因為這些芯片有比較差的可編輯能力，所以這些設計的開發(fā)是在普通的FPGA上完成的，然后將設計轉移到一個類似于ASIC的芯片上。在一些技術更新比較快的行業(yè)，F(xiàn)PGA幾乎是電子系統(tǒng)中的必要部件，因為在大批量供貨前，必須迅速搶占市場，這時FPGA方便靈活的優(yōu)勢就顯得很重要。

　　5 與CPLD的比較

　　另外一種方法是用CPLD（復雜可編程邏輯器件備）。

　　早在1980年代中期，F(xiàn)PGA已經(jīng)在PLD設備中扎根。CPLD和FPGA包括了一些相對大數(shù)量的可以編輯邏輯單元。CPLD邏輯門的密度在幾千到幾萬個邏輯單元之間，而FPGA通常是在幾萬到幾百萬。

　　CPLD和FPGA的主要區(qū)別是他們的系統(tǒng)結構。CPLD是一個有點限制性的結構。這個結構由一個或者多個可編輯的結果之和的邏輯組列和一些相對少量的鎖定的寄存器。這樣的結果是缺乏編輯靈活性，但是卻有可以預計的延遲時間和邏輯單元對連接單元高比率的優(yōu)點。而FPGA卻是有很多的連接單元，這樣雖然讓它可以更加靈活的編輯，但是結構卻復雜的多。

　　CPLD和FPGA另外一個區(qū)別是大多數(shù)的FPGA含有高層次的內(nèi)置模塊（比如加法器和乘法器）和內(nèi)置的存儲器。一個因此有關的重要區(qū)別是很多新的FPGA支持完全的或者部分的系統(tǒng)內(nèi)重新配置。允許他們的設計隨著系統(tǒng)升級或者動態(tài)重新配置而改變。一些FPGA可以讓設備的一部分重新編輯而其他部分繼續(xù)正常運行。 [1]

　　6 基本組成

　　SRAM - 基于靜態(tài)內(nèi)存static memory技術。系統(tǒng)內(nèi)可編程化和再程式化（re-programmable）。須要外部啟動元件（external boot devices）. CMOS。

　　Antifuse - 可燒錄一次。通常為 CMOS。

　　PROM(OTP EPROM) - 可編程化只讀內(nèi)存技術，可燒錄一次。使用塑料封裝，無窗，不能清除內(nèi)容。

　　EPROM - 可清除可編程化只讀內(nèi)存技術，有窗，經(jīng)紫外線照射可清除內(nèi)容。

　　EEPROM - 可電氣清除可編程化只讀內(nèi)存技術，可用電氣訊號清除內(nèi)容。

　　Flash - Flash-erase EEPROM technology.

　　Fuse - 可燒錄一次。通常為 Bipolar。

　　7 廠商

　　Xilinx 和 Altera 是目前 FPGA 的領導廠商

　　Lattice Semiconductor 提供有 SRAM 以及 non-volatile, flash-based FPGAs.

　　Achronix Semiconductor 有非?？?FPGAs 在開發(fā)中

　　8 處理器技術

　　架構

　　ISA : CISC · EDGE · EPIC · MISC · OISC · RISC · VLIW · ZISC · 哈佛結構 · 馮紐曼架構 · 4位元 · 8位元 · en:12-bit · en:16-bit · en:18-bit · en:24-bit · en:31-bit · 32位元 · en:36-bit · en:48-bit · 64位元 · en:128-bit

　　并行

　　指令管指令管線化· In-order & out-of-order execution · Register renaming · Speculative execution

　　Level Bit · Instruction · 超標量 · Data · 任務并行

　　Threads多執(zhí)行緒· 同步多執(zhí)行緒 · 超執(zhí)行緒 · 超級線程

　　費林分類法

　　sisd· SIMD ·misd· MIMD

　　類別

　　數(shù)位訊號處理器 · 單片機 ·系統(tǒng)單芯片· 并行向量處理機

　　組件

　　算術邏輯單元 · Barrel shifter · 浮點運算器 · Back-side bus · 復用器 · 多路復用器 · 暫存器 · 內(nèi)存管理單元 · 轉譯后備緩沖區(qū) · 處理器緩存 · 暫存文件 · 微程序 · 控制單元 · 時脈

　　電源管理

　　APM · ACPI · 動態(tài)時脈調(diào)整 · 動態(tài)電壓調(diào)整 · Clock gating

　　9 超高速計算機芯片

　　英美科學家聲稱研制出一種超高速計算機芯片，運行速度是現(xiàn)有計算機芯片的20倍?？茖W界稱這是一項重大突破，相信在未來數(shù)年內(nèi)能帶領家庭計算機進入高速新時代。

　　現(xiàn)代計算機很多都已經(jīng)內(nèi)置雙核、4核或16核處理器，但科學家成功為一部超高速計算機的中央處理器安裝了一塊1000核的芯片，名叫“可程序化邏輯門陣列”(FPGA)，這塊FPGA芯片安裝有1000塊微型電路板，變成1000個處理器，每一個處理器負責各自的任務，大大提高了計算機運行速度。

　　進行試驗的時候，這塊超高速芯片平均每秒可處理約5GB數(shù)據(jù)。換句話說，它的運行速度是現(xiàn)有計算機芯片的20倍。雖然其運行速度快得多，但耗電量較少，更加環(huán)保。

　　英國蘇格蘭格拉斯哥大學范德鮑韋迪教授所率領的研究小組，聯(lián)合美國麻省大學的科研人員合作進行了這項研究。范德鮑韋迪教授說，他希望在明年3月舉行的“國際應用計算機研討會”上公布這項研究成果。相信在未來數(shù)年內(nèi)，F(xiàn)PGA芯片和處理器會更加普及，帶領家庭計算機步入更快速的年代。