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自Xilinx在1984年創(chuàng)造出FPGA以來(lái)，這種可編程邏輯器件憑借性能、上市時(shí)間、成本、穩(wěn)定性和長(zhǎng)期維護(hù)方面的優(yōu)勢(shì)，在通信、醫(yī)療、工控和安防等領(lǐng)域占有一席之地，在過(guò)去幾年也有極高的增長(zhǎng)率。而進(jìn)入了最近兩年，由于云計(jì)算、高性能計(jì)算和人工智能的繁榮，擁有先天優(yōu)勢(shì)的FPGA的關(guān)注度更是到達(dá)了前所未有的高度。本文從基礎(chǔ)出發(fā)談及FPGA的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)。

我們知道，相對(duì)于專業(yè)的ASIC，F(xiàn)PGA有上市時(shí)間和成本上的優(yōu)勢(shì)。另外，在大多數(shù)情況下，F(xiàn)PGA執(zhí)行某些功能較之CPU上的軟件操作更高效。這就是為什么我們認(rèn)為它不但會(huì)運(yùn)用在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、交換器、存儲(chǔ)層的各個(gè)角落，并且具有加速整個(gè)工作流程的功能。

然而我們不能過(guò)分樂(lè)觀，尤其是在2015年12月，Intel以167億美元收購(gòu)了FPGA生產(chǎn)商Altera之后。

在2014年年底，當(dāng)時(shí)還處于獨(dú)立的Altera公司高層盯上了基于CPU+FPGA的數(shù)據(jù)中心并行計(jì)算的發(fā)展前景——這個(gè)當(dāng)時(shí)價(jià)值大約10億美元的市場(chǎng)。而并非數(shù)據(jù)中心里約2.5億美元的CPU-GPU市場(chǎng)和直接應(yīng)用CPU處理器的90億美元市場(chǎng)。

Altera做出這個(gè)決定的原因在于他們認(rèn)為這個(gè)組合較之另外兩個(gè)方案，有編程的簡(jiǎn)便性和能效優(yōu)勢(shì)。人們對(duì)CPU非常熟悉，并發(fā)現(xiàn)尋找C程序員也不會(huì)太難。因此對(duì)大部分開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，在執(zhí)行運(yùn)算任務(wù)的時(shí)候，持續(xù)使用這種方案不需要冒太大的風(fēng)險(xiǎn)，但是能源效率相對(duì)比較低，尤其是在密集的計(jì)算和固有的并行工作負(fù)載的情況底下。

至于CPU+GPU的方案，程序員并不是很熟悉，但是擁有很高的效率。

根據(jù)Altera的估計(jì)，使用OpenCL對(duì)混合CPU-FPGA系統(tǒng)進(jìn)行編程比使用Nvidia的CUDA環(huán)境對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)更容易（某些方面肯定是有爭(zhēng)議的），但用HDL來(lái)硬編程FPGA是相當(dāng)困難的，因此需要OpenCL或者通過(guò)其他抽象層來(lái)將CPU中的負(fù)載轉(zhuǎn)移到FPGA上。

Intel收購(gòu)Altera改變FPGA格局

這個(gè)十億美元的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)被Altera、Xilinx和其他FPGA供應(yīng)商瓜分。在Intel于2015年6月收購(gòu)了Altera之后，這個(gè)市場(chǎng)變得更加復(fù)雜。