Question

fpga是什么？

Answer 1

FPGA（Field Programmable Gate Array）是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA设计不是简单的芯片研究，主要是利用 FPGA 的模式进行其他行业产品的设计。 与 ASIC 不同，FPGA在通信行业的应用比较广泛。

通过对全球FPGA产品市场以及相关供应商的分析，结合当前我国的实际情况以及国内领先的FPGA产品可以发现相关技术在未来的发展方向，对我国科技水平的全面提高具有非常重要的推动作用。

与传统模式的芯片设计进行对比，FPGA 芯片并非单纯局限于研究以及设计芯片，而是针对较多领域产品都能借助特定芯片模型予以优化设计。

从芯片器件的角度讲，FPGA 本身构成 了半定制电路中的典型集成电路，其中含有数字管理模块、内嵌式单元、输出单元以及输入单元等。在此基础上，关于FPGA芯片有必要全面着眼于综合性的芯片优化设计，通过改进当前的芯片设计来增设全新的芯片功能，据此实现了芯片整体构造的简化与性能提升。

Answer 2

FPGA的完整形式是“现场可编程门阵列”。

它包含一万到一百万个具有可编程互连的逻辑门。

可编程互连可供用户或设计人员轻松执行给定功能。

典型的 FPGA 芯片型号如下图所示。

有 I/O 块，根据功能设计和编号。对于逻辑级组合的每个模块，都有可配置逻辑块 (CLB)。

CLB 执行赋予模块的逻辑运算。

CLB 和 I/O 块之间的互连是在水平布线通道、垂直布线通道和可编程多路复用器 (PSM) 的帮助下实现的。

它所包含的 CLB 的数量只决定了 FPGA 的复杂度。

CLB 和 PSM 的功能由 VHDL 或任何其他硬件描述语言设计。

编程后，CLB和PSM被放置在芯片上，并通过布线通道相互连接。

优点

它需要很短的时间；从设计流程到功能芯片。

缺点

唯一的缺点是，它比其他款式贵。

门阵列设计

就快速原型设计能力而言，门阵列 (GA) 在 FPGA 之后排名第二。

虽然用户编程对于 FPGA 芯片的设计实现很重要，但金属掩模设计和处理用于 GA。

门阵列实施需要两步制造工艺。

第一阶段会在每个 GA 芯片上产生一组未提交的晶体管。

这些未提交的芯片可以存储起来以供以后定制，这是通过定义阵列晶体管之间的金属互连来完成的。

金属互连的图案化是在芯片制造过程的最后完成的，因此周转时间仍然很短，几天到几周。

下图显示了门阵列实现的基本处理步骤。

典型的门阵列平台使用称为通道的专用区域，用于 MOS 晶体管的行或列之间的单元间布线。

它们简化了互连。执行基本逻辑门的互连模式存储在库中，然后可用于根据网表自定义未提交晶体管的行。

在大多数现代 GA 中，多个金属层用于通道布线。

通过使用多个互连层，可以在有源单元区域上实现布线；这样就可以像在 Sea-of-Gates (SOG) 芯片中一样移除路由通道。

在这里，整个芯片表面都覆盖有未指定的 nMOS 和 pMOS 晶体管。可以使用金属掩模定制相邻的晶体管以形成基本逻辑门。

对于单元间布线，必须牺牲一些未提交的晶体管。

这种设计风格为互连带来了更大的灵活性，并且通常具有更高的密度。

GA 芯片利用率是用已用芯片面积除以总芯片面积来衡量的。它比 FPGA 更高，芯片速度也更高。

Answer 3

FPGA(Field-Programmable Gate Array)，中文名字：现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数量较少的缺点。FPGA工作原理FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。 现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件。与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑 功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。基本特点　　1)采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。　　2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。　　3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。　　4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。　　5) FPGA采用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。　　可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。　　FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失， 因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。 这些对于我们初学者来说，内心就只有三个字：“这是啥！”。不过看了这么多，觉得还是蛮神奇的。至于这些工作原理，我看还是先记住，以后慢慢去理解吧，指不定那一天突然就明白了呢！！！！

Answer 4

FPGA是一种可以通过编程来改变内部结构的芯片。一般FPGA工程师会使用硬件描述语言Verilog或者VHDL对FPGA进行“编程”，之后，再经过厂家提供的FPGA开发工具（Diamond或Radiant）的综合、布局、布线，会产生bit文件或bin文件。

Answer 5

FPGA可以用来编写电路，是用来设计芯片的芯片，可以用编程语言把自己想要的电路设计出来。一般的如单片机里的电路已经固化的，只需要把程序输入就行，而FPGA则是通过编程语言来设计电路。