FPGA的一些实际应用是什么？

Question

我对我的程序提供了一个七段显示屏的超级兴奋，但是当我向不在现场的人展示时，他们总是说“你能用它做什么？”我永远无法给他们一个简明的答案。任何人都可以帮助我吗？

Answer 1

首先：他们不需要具有易失性内存。

事实上，大型播放器（Xilinx，Altera）通常在SRAM中进行片上配置，因此您需要额外的EEPROM / Flash / WhatEver（TM）将其存储在外部。

但还有其他人，例如Actel是一个重要的参与者，他们的FPGA上有非易失性配置存储（顺便说一句。这也有其他优点，因为SRAM通常不是非常容忍辐射的，当你进入轨道时你需要特殊的测量）。

有两件大事证明了FPGAS的合理性：

1. 价格 - 它们并不便宜。但有时你不能用软件做某事，而你需要硬件。当你低于所需音量的某一点时（例如因为它只是小型系列或原型），FPGA比ASIC便宜很多。此外，在开发ASIC时，这允许 - 在达到最终状态之前 - 更高的周转时间。

2. 重新配置 - 您可以重新配置FPGA。这是处理器或ASIC无法做到的事情。有些应用程序可以使用它：例如当您需要能够在设计中修复某些内容时，却无法实际访问设备。示例：火星轨道器/流动站使用Xilinx FPGA。当有人发现错误（或想要切换到不同的编码来传输数据或其他）时，您无法更换船只，因为它无法到达。但是使用FPGA，您可以重新配置并应用您的更改。另一种情况是，您可以拥有一个能够执行不同加速度的芯片，具体取决于具体情况。想象一下智能手机，当打电话给FPGA时可以配置音频进行解码，当冲浪它可以作为压缩引擎时，在播放视频时它可以配置为h264解码器/加速器。您可以做的另一件事是您可以将硬件与问题实例相匹配。例如。思科在其硬件中使用了许多FPGA。您需要硬件以所需的速度执行切换/路由/数据包检查，并且您可以从实际设置匹配引擎直接生成硬件。

另一件可能很快出现的事情（我知道一些汽车制造商对此有所了解），是针对包含大量不同电子产品并拥有庞大供应链的设备。它或多或少是价格和重新配置的组合。拥有10个ASIC比10个FPGA更昂贵 - 两者都执行相同的任务，但是只有一个供应商拥有10个FPGA并且需要在服务和供应时仅拥有1种芯片而不是让10个供应商拥有在供应和服务中持有和管理10种不同芯片的必要性。

Answer 2

真实的故事。

它们允许您在自定义数据采集板中修复设计缺陷，进行价值数百万美元的粒子物理实验，只有在之后才能完成所有安装并且正在做整合工作和探测器表征。

Answer 3

你可以进化电路，这是一个古老的学校进化算法，但从一组随机个体开始，你可以选择在健身功能中得分高于其他人的电路，并培育它们以无限制地创造一个新的群体。阅读有关Evolutionary硬件的内容，请认为本书涵盖了FPGA的http://www.amazon.co.uk/Introduction-Evolvable-Hardware-Self-Adaptive-Computational/dp/0471719773/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1316308403&sr=8-1

比如说你想要一个DSP电路，你有一个输入信号和一个所需的输出信号，从你选择的随机数量开始，也许只选择最适合（不好）或者可能是拟合和奇数的混合来创建下一个代。经过几代人的努力，你可以打开盖子，发现它已经发生了很低的变化，并且你的电路可能会达到最初的期望！

还阅读了遗传编程的现场指南，它可以在网上免费获取。

Answer 4

我喜欢这篇文章：http://www.hpcwire.com/hpcwire/2011-07-13/jp_morgan_buys_into_fpga_supercomputing.html

我的感觉是FPGA可以直接进入您的流数据，直到它进入您控制下的系统。然后，您可以在不经过GPGPU所需的步骤的情况下处理这些数据（将数据从网络中传出，将其传递到PCI Express总线并一次将其压缩为Gb）。

两者都有充分的理由，但我认为你是否介意缓冲数据的概念是一个很好的领头羊。

这是另一个很酷的FPGA应用程序：

http://milkymist.org/

Answer 5

FPGA还用于在开始批量生产之前测试/研究电路设计。这种情况发生在几个部门：图像处理，信号处理等。

编辑 - 几年后，我们现在可以看到更多实际应用，包括财务和机器收入：

• aerepospace
• 仿真
• 汽车
• 广播
• 高性能计算机
• 医疗
• 机器学习
• finance（包括cryptocoins）

Answer 6

软件存在局限性。在软件上，您以CPU的时钟速率运行，使您每个时钟周期只能执行一条指令。在软件上，一切都是高级别的，你不能控制低级别的细节。您始终受到编程的操作系统或开发板的限制。对于像Arduinos和Raspberry Pi这样的流行开发板来说，情况确实如此。

在FPGA硬件中，您可以精确地编程和控制每个时钟周期之间发生的事情，为您的计算提供电子水平的速度（注意：电子速度决定了硬件之间电信号传输的速度）

现在，我们知道FPGA意味着硬件，电子速度，这要好得多 暗示软件的CPU，每个时钟周期1个指令。

那么为什么在使用印刷电路板（晶体管级）设计自己的电路板时使用FPGA呢？

这是因为FPGA是可编程硬件！它的构建使您可以对电路板的连接进行编程，而不是为特定应用进行连接。这就解释了为什么FPGA价格昂贵！它是一种通用硬件＆＃39;或可编程硬件。

为了说明为什么你应该选择FPGA，尽管它们有成本，可编程硬件组件允许：

1. 更长的产品周期（您可以通过简单地允许他们将更新的HDL代码编程到他们的FPGA中来更新包含您的FPGA的客户产品上的可编程硬件）

2. 恢复硬件错误。您只需允许他们将更正的程序下载到他们的FPGA上。 （注意：你不能用特定的硬件设计来做这件事，因为你将不得不花费数百万来收回你的产品，创造新产品并将它们运回给客户）

有关FPGA可以做的很酷的事情的例子，请参阅斯坦福臭名昭着的ECE5760课程。

http://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/

希望这有帮助！ 很快Chee Loong， 多伦多大学

Answer 7

汽车图像处理是一个有趣的领域：

为司机提供车道保持支持（披露：我写了这个页面！）：

http://www.conekt.co.uk/capabilities/50-fpga-for-ldw

从4个鱼眼镜头相机（带视频）提供汽车的鸟瞰图：

http://www.logicbricks.com/Solutions/Surround-View-DA-System/Xylon-Test-Vehicle.aspx