說(shuō)起CPU，我覺(jué)得大家都已經(jīng)很熟悉了。是“中央處理器”的英文縮寫(xiě)，它是用來(lái)“運(yùn)算”的。大部分我們所熟悉的電子設(shè)備，像手機(jī)、電腦，它們所實(shí)現(xiàn)的各種功能，都是通過(guò)CPU的“運(yùn)算”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它幾乎是所有電子數(shù)碼設(shè)備的大腦。

　　計(jì)算機(jī)之所以被計(jì)算機(jī)，因?yàn)樗拇竽X，CPU，就是用來(lái)計(jì)算的。

　　FPGA是什么？它跟CPU一樣，也是用來(lái)計(jì)算的。但是，它的計(jì)算方式，跟CPU很不一樣。

　　CPU與FPGA的根本區(qū)別在于軟件與硬件的差異。CPU為馮諾依曼結(jié)構(gòu)，串行地執(zhí)行一系列指令；而FPGA可以實(shí)現(xiàn)并行操作，就象在一個(gè)芯片中嵌入多個(gè)CPU，其性能會(huì)是單個(gè)CPU的十倍、百倍。一般來(lái)說(shuō)，CPU可以實(shí)現(xiàn)的功能，都可以用硬件設(shè)計(jì)的方法由FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，極其復(fù)雜的算法用硬件實(shí)現(xiàn)會(huì)比較困難，資源消耗也很大，如果沒(méi)有高性能要求，那用硬件實(shí)現(xiàn)就有點(diǎn)得不償失了。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)而言，進(jìn)行合理的軟、硬件劃分，由CPU（或DSP）和硬件電路（如FPGA）合作完成系統(tǒng)功能是非常必要的，也是高效的。

　　計(jì)算機(jī)是用來(lái)計(jì)算的

　　首先我們都知道，CPU它是通過(guò)“計(jì)算”能力，為計(jì)算機(jī)提供各種的功能。

　　程序員，把程序代碼噼里啪啦地輸入到了計(jì)算機(jī)里面，啪一聲按下確認(rèn)鍵，CPU把程序代碼進(jìn)行計(jì)算，達(dá)成各種各樣的目的。

　　運(yùn)算的結(jié)果是什么呢？程序輸入CPU，運(yùn)算成了操作系統(tǒng)，運(yùn)算成了軟件、app、網(wǎng)頁(yè)等等。所有的這一切，都是經(jīng)過(guò)CPU“計(jì)算”產(chǎn)生的。

　　嗯，CPU，他很像我們?nèi)祟?lèi)的大腦。

　　串行計(jì)算

　　我們?nèi)祟?lèi)的大腦有什么樣的特點(diǎn)？它就像人類(lèi)的大腦那樣，他只能同時(shí)做一件事情。CPU是串行的，一樣也是只能同時(shí)進(jìn)行一次計(jì)算。

　　我們比方說(shuō)，現(xiàn)在要進(jìn)行兩場(chǎng)考試，一場(chǎng)是英語(yǔ)，一場(chǎng)是數(shù)學(xué)，我們會(huì)把這兩場(chǎng)考試給分開(kāi)進(jìn)行，絕對(duì)不會(huì)說(shuō)，讓你左手做英語(yǔ)試卷，右手做數(shù)學(xué)數(shù)卷，那是不可能的，人的腦袋，同時(shí)只能專(zhuān)注一件事情。

　　后來(lái)，CPU發(fā)展出了多核，你在那些電腦還有手機(jī)，老是標(biāo)榜著自己是雙核四核八核，甚至十六核。

　　但是很多時(shí)候，核多是沒(méi)有意義的。因?yàn)槌绦騿T在編寫(xiě)程序的時(shí)候，程序本身，是針對(duì)單核設(shè)計(jì)。最常見(jiàn)的例子莫過(guò)于我們的一些手機(jī)游戲，游戲邏輯和圖形渲染，是跑在一個(gè)核里的。所以說(shuō)，是否夠快，很多時(shí)候還得取決于單核性能。

　　并行計(jì)算

　　FPGA是什么呢？

　　我們都聽(tīng)過(guò)三個(gè)臭皮匠，勝過(guò)知一個(gè)諸葛亮的諺語(yǔ)。他的寓意就是說(shuō)，三個(gè)很普通的人，合起來(lái)的智慧也是可以超過(guò)諸葛亮的。

　　FPGA就像是一群臭皮匠，CPU就像是一個(gè)諸葛亮。

　　就像我們前面所說(shuō)的，我們?nèi)四X就像CPU，不能同時(shí)做多份作業(yè)。只能專(zhuān)注于一件事情。而這群“臭皮匠”則不同，F(xiàn)PGA十分擅長(zhǎng)同時(shí)做多件事情，我們叫作“并行計(jì)算”，也常被稱(chēng)為“異步計(jì)算”。

　　而技術(shù)上來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA也由非常多的核組成的。但跟CPU不同的是，工程師們可以根據(jù)他們的需要，把這么一群“臭皮匠”，重新進(jìn)行自定義的排列組合，來(lái)滿足他們想要的計(jì)算。FPGA號(hào)稱(chēng)“萬(wàn)能芯片”。

　　FPGA并不是要替代CPU。這就像大部分的工作重要事務(wù)，都掌權(quán)在諸葛亮手上，那可是重要人物，可不能隨意說(shuō)換就換;臭皮匠們則可以憑借他們?nèi)硕嗟膬?yōu)勢(shì)，處理很多的一些重復(fù)的單純的事情。

　　FPGA的這個(gè)特點(diǎn)，非常適合我們今年大熱的人工智能。人工智能里面就有非常大量的一些重復(fù)性、需要并行計(jì)算的工作，像圖像識(shí)別、圖像處理、深度學(xué)習(xí)等等。

　　哪些領(lǐng)域正在應(yīng)用FPGA？

　　微軟在數(shù)據(jù)中心使用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)CPU的做法;騰訊云則直接提供了FPGA云服務(wù)器，降低開(kāi)發(fā)者自購(gòu)設(shè)備的高昂成本;iPhone 7里有使用Lattice這家上市公司的FPGA芯片;大疆無(wú)人機(jī)中也采用了FPGA芯片。。。。。。

　　可以看到的，不論上企業(yè)端（微軟、云計(jì)算），還是消費(fèi)端（iPhone 7、大疆無(wú)人機(jī)），都能看到FPGA芯片的身影，在未來(lái)，它還有很大的發(fā)展空間。