FPGA应用是什么？FPGA优势有哪些？

一、FPGA应用  

FPGA另一个新应用是取代DSP，由于FPGA适合规划成可同时大量平行运算组态，如此可加速数字信号运算。  

所谓的「取代」，其实牵涉到价格效能比(Price Performance Rate，中国内地方面称为：性价比，性能价格比)问题，相同的数字信号运算工作可以用FPGA运算，也可以用DSP运算，重点在于芯片成本，一般而言FPGA的芯片价格贵过DSP，但FPGA同时间可平行执行的数字信号运算量比DSP大，当数字信号运算的需求量够大时，FPGA在价格效能比上就会超越DSP。  

若更具体说明，一颗高效能的DSP约要30至200美元，而一颗高阶的FPGA则约200美元，高效能的DSP同时间可以处理4个信道的数字信号，而高阶的FPGA则可因应20至40个信道以上的信号运算，如此简单将信道数与价格相除，可明显看出在同时多组运算时FPGA的成本低于DSP。  

当然，先决条件是应用需求上需要同时间的多组运算，并非所有的应用都需要大量的数字信号运算，不过无线基地台方面确实有此种需求，但无线基地台前端的用户装置则没有这类的需求，事实上现在确实有诸多的无线基地台，已从过去完全只用DSP方式来进行信号收发解析处理，改成部份使用DSP、部份使用FPGA。  

但是这也并非绝对，原因有二，一是FPGA仍在积极降价中，未来的价格性能比会持续提升，目前只有大量的数字信号运算是属于FPGA较合算，但日后也会逐渐往中阶、初阶发展，接下来可能小规模性的基地台(如Pico Cell、Femto Cell等)也会使用。

二、FPGA优势  

性能-利用硬件并行的优势，FPGA打破了顺序执行的模式，在每个时钟周期内完成更多的处理任务，超越了数字信号处理器(DSP)的运算能力。著名的分析与基准测试公司BDTI，发布基准表明在某些应用方面，FPGA每美元的处理能力是DSP解决方案的多倍。2在硬件层面控制输入和输出(I/ O)为满足应用需求提供了更快速的响应时间和专业化的功能。  

上市时间—尽管上市的限制条件越来越多，FPGA技术仍提供了灵活性和快速原型的能力。 用户可以测试一个想法或概念，并在硬件中完成验证，而无需经过自定制ASIC设计漫长的制造过程。3由此用户就可在数小时内完成逐步的修改并进行FPGA设计迭代，省去了几周的时间。 商用现成(COTS)硬件可提供连接至用户可编程FPGA芯片的不同类型的I/O。 高层次的软件工具的日益普及降低了学习曲线与抽象层，并经常提供有用的IP核(预置功能)来实现高级控制与信号处理。  

成本— 自定制ASIC设计的非经常性工程(NRE)费用远远超过基于FPGA的硬件解决方案所产生的费用。 ASIC设计初期的巨大投资表明了原始设备制造商每年需要运输数千种芯片，但更多的最终用户需要的是自定义硬件功能，从而实现数十至数百种系统的开发。可编程芯片的特性意味着用户可以节省制造成本以及漫长的交货组装时间。 系统的需求时时都会发生改变，但改变FPGA设计所产生的成本相对ASCI的巨额费用来说是微不足道的。  

稳定性—软件工具提供了编程环境，FPGA电路是真正的编程“硬”执行过程。 基于处理器的系统往往包含了多个抽象层，可在多个进程之间计划任务、共享资源。驱动层控制着硬件资源，而操作系统管理内存和处理器的带宽。对于任何给定的处理器内核，一次只能执行一个指令，且基于处理器的系统时刻面临着严格限时的任务相互取占的风险。而FPGA不使用操作系统，拥有真正的并行执行和专注于每一项任务的确定性硬件，可减少稳定性方面出现问题的可能。  

长期维护—FPGA芯片是现场可升级的，无需重新设计ASIC所涉及的时间与费用投入。举例来说，数字通信协议包含了可随时间改变的规范，而基于ASIC的接口可能会造成维护和向前兼容方面的困难。可重新配置的FPGA芯片能够适应未来需要作出的修改。 随着产品或系统成熟起来，用户无需花费时间重新设计硬件或修改电路板布局就能增强功能。

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