FPGA 为什么快？

haidaowang

CPU、GPU 都属于冯·诺依曼结构，指令译码执行、共享内存。
8 V# v% e; h7 t! b* j  V. C$ x1 dFPGA 之所以比 CPU 甚至 GPU 能效高，本质上是无指令、无需共享内存的体系结构带来的福利。

1.CPU与FPGA区别之（指令）：
CPU结构——有指令：
冯氏结构中，由于执行单元（如 CPU 核）可能执行任意指令，就需要有指令存储器、译码器、各种指令的运算器、分支跳转处理逻辑。由于指令流的控制逻辑复杂，不可能有太多条独立的指令流，因此 GPU 使用 SIMD（单指令流多数据流）来让多个执行单元以同样的步调处理不同的数据，CPU 也支持 SIMD 指令。
FPGA结构——无需指令：
2 H9 |) n3 }. U而 FPGA 每个逻辑单元的功能在重编程（烧写）时就已经确定，不需要指令。
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, q: w+ Y, e1 C7 V  ~' ^2.CPU与FPGA区别之（内存）
CPU结构——仲裁与共享内存：
冯氏结构中使用内存有两种作用。一是保存状态，二是在执行单元间通信。
由于内存是共享的，就需要做访问仲裁；为了利用访问局部性，每个执行单元有一个私有的缓存，这就要维持执行部件间缓存的一致性。
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2 t& o% O5 @2 Q1 y% |FPGA结构——无需仲裁与共享内存：
对于保存状态的需求，FPGA 中的寄存器和片上内存（BRAM）是属于各自的控制逻辑的，无需不必要的仲裁和缓存。
对于通信的需求，FPGA 每个逻辑单元与周围逻辑单元的连接在重编程（烧写）时就已经确定，并不需要通过共享内存来通信。

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FPGA 之所以比 CPU 甚至 GPU 能效高，本质上是无指令、无需共享内存的体系结构带来的福利

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FPGA 每个逻辑单元的功能在重编程（烧写）时就已经确定，不需要指令