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FPGA，现场可编程门阵列(Field Programmable Logic Device)，可编程逻辑器件的一种。它可以由用户来进行编程和配置，进而用来解决各种不同的逻辑设计问题。
可编程器件发展的初期主要是用来解决存储问题，随着后来的发展转向各种逻辑应用。在结构、工艺、集成度、功耗、速度等方面有了很大的提高和改进。
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可编程逻辑器件的发展阶段我们一起来了解一下可编程逻辑器件的发展历史。
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可编程逻辑器件的发展主要经历以下几个阶段：
早期的可编程逻辑器件，早期的PLD主要是用来解决各种存储问题，如可编程只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、紫外线可擦除存储器（EPROM）、电可擦除存储器（EEPROM），由于结构限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。结构上稍微复杂的可编程逻辑器件，80年代初期，AMD公司和Lattice公司先后推出了各自的可编程逻辑器件，主要为可编程逻辑器件（PAL）、通用阵列逻辑（GAL）、可编程逻辑器件（PLA）等等，这些PLD在设计上有很强的灵活性，可以实现速度性能较好的逻辑功能，但它们结构简单，只能实现小规模的电路设计。复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD)和现场可编程门阵列(Field Programmable Logic Device)，这类器件的体系结构和逻辑单元灵活、集成度高、适用范围广。这类器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，具备实现大规模电路设计的能力，编程也灵活，开发周期短、设计成本低、开发工具成熟、质量可靠，因此被大规模使用。FPGA芯片内部结构目前大部分的FPGA仍是基于查找表（LUT）技术，但是随着版本的升级，代与代之间的基本功能差别很大，在现在的FPGA内部，整合了很多常用功能（如RAM、时钟管理 和DSP）的硬核（ASIC型）功能模块。
图一 FPGA芯片的内部结构图一给出一个通用的内部结构模型，实际上不同系列的FPGA，内部的结构都不尽相同。但是从上图我们可以看出，FPGA芯片的主要部分由6大模块，分别为：可编程输入输出单元（IOB）、基本可编程逻辑单元（CLB）、数字时钟管理（DCM）、嵌入块式RAM（BRAM）、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。
目前FPGA具备的功能经过这么多年的发展，目前的FPGA已经具备了以下的功能：
支持模数转换和数模转换；采用片内锁相环，支持高速时钟，减少信号的畸变，时钟可以复用；有丰富的布线资源；在片内有分布RAM和块RAM；包含独立的快速逻辑进位模块，有专门的乘法器；逻辑功能块的局部布线和相互间的通用布线，可以精确的预测网线的延时；I/O模块有快速的I/O驱动、寄存的输入输出、三态使能控制等控制特性。FPGA的发展方向随着微电子技术的快速发展，速度更快、集成度更高的FPGA在不断出现，结构和工艺的提高，使FPGA的资源越来越丰富，可实现的功能越来越强大。
所以FPGA有如下的发展趋势：
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向更高密度、更大容量迈进；朝着低成本、低电压、低功耗、微封装方向发展；IP资源复用得到普遍的认同并成为主要的设计方式；MCU、DSP、MPU等嵌入式处理器IP成为FPGA应用的核心。FPGA在神经网络方面的应用近两年，随着AI、神经网络技术等产业的迅猛发展，对计算力的要求越来越高，因为FPGA具有资源丰富、配置灵活以及DSP、MCU等IP集成到一起的巨大优势，所以基于FPGA的NN加速器的研究和产业化，十分火热。比如微软的Bing搜素业务等就使用了基于FPGA的NN加速器。
但是FPGA价格较贵，所带来成本上的压力，在一定上面，可能会抑制它的更大规模的使用。
小结FPGA作为可以让用户来进行编程和配置，进而用来解决各种不同的逻辑设计问题的器件，在各种新型技术兴起的前期（之前的大数据、如今的神经网络），都表现出了非常好的活力，它降低了新兴技术研究的成本，加快了新兴技术研究的速度，在整个技术演进道路上，扮演着举足轻重的角色。
关于FPGA相关内容，我写了《浅谈FPGA技术》、《浅谈FPGA芯片结构》等多篇文章，详细介绍了FPGA的工作模式、硬件架构等内容，如果有兴趣，欢迎加关注“单眼皮老王”，阅读相关文章，更欢迎和我讨论。
希望回答会对你有所帮助，感谢。
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