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用老石的一句話其實(shí)很好說明本質(zhì)，cpu運(yùn)行時(shí)固定數(shù)據(jù)流，底層硬件在變化。而fpga運(yùn)行是固定底層硬件，數(shù)據(jù)流在硬件上流動(dòng)。我知道很多初學(xué)者看到這段并不能理解，不是說fpga是可以對(duì)硬件進(jìn)行編程的器件嗎？為什么運(yùn)行的時(shí)候底層硬件是固定的？

這其實(shí)跟他們處理數(shù)據(jù)的思路有關(guān)，cpu是通過指令集去完成指定操作，而fpga實(shí)現(xiàn)功能的思路與數(shù)字硬件電路一樣，需要加法器，那我就用與非門搭建一個(gè)加法器，只不過fpga內(nèi)部就把與或非這些邏輯門用查找表這一個(gè)器件替代了，查找表本質(zhì)就是ram，這個(gè)ram只能通過綜合軟件進(jìn)行初始化，每次寫完程序后，使用vivado，quartus綜合，然后燒錄，燒錄的是什么？其實(shí)就是給這些查找表賦值，確定這些查找表的功能，有的查找表根據(jù)寫的代碼，可能是加法器，減法器，數(shù)據(jù)選擇器，比較器等等。當(dāng)工程燒錄進(jìn)fpga之后，那fpga內(nèi)的每個(gè)查找表的功能和連接方式其實(shí)就已經(jīng)確定了，其實(shí)fpga內(nèi)部的電路就已經(jīng)確定了，后續(xù)需要處理的數(shù)據(jù)只需要從輸入端流出到輸出端，就完成了相關(guān)了運(yùn)算，所以說fpga運(yùn)行是數(shù)據(jù)流在底層硬件上流動(dòng)，因此速度就很快。

從而也得知編寫fpga本質(zhì)就是搭建數(shù)字電路，只不過使用查找表替換了與，或，非這些基本邏輯。比如在學(xué)數(shù)字電路的時(shí)候想要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)加法運(yùn)算，怎么做？如果不考慮速度，那就按順序執(zhí)行。如果想電路簡(jiǎn)單，速度快，那是不是直接搭兩套加法器電路，每個(gè)電路完成一個(gè)加法運(yùn)算，最后把兩個(gè)電路計(jì)算結(jié)果使用一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器選擇輸出就行了？這其實(shí)跟fpga的思路是一樣的，想速度快直接搭兩套完全相同的電路實(shí)現(xiàn)兩個(gè)運(yùn)算即可。

而單核cpu想要完成兩組運(yùn)算怎么辦？那就只有按順序一組一組的來了。cpu他需要取址，譯碼等操作，每次只能執(zhí)行一條指令，當(dāng)他取到需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)后，如果要執(zhí)行加法運(yùn)算，就需要調(diào)用底層加法器，如果要執(zhí)行除法，就要調(diào)用除法器去完成，本質(zhì)是數(shù)據(jù)固定，根據(jù)運(yùn)算類型不同調(diào)用底層不同硬件去計(jì)算，所以速度相對(duì)較慢。

當(dāng)然現(xiàn)在cpu和fpga都已經(jīng)不是當(dāng)年那個(gè)簡(jiǎn)單的器件了，fpga內(nèi)部也早就不只有查找表，cpu內(nèi)部運(yùn)算也進(jìn)步了，但本質(zhì)的東西還是沒變。