什么是FPGA芯片

FPGA是在PAL(可编程逻辑阵列)、GAL(通用阵列逻辑)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)等传统逻辑电路和门阵列的基础上进一步发展的产物。它利用计算机辅助设计，绘制出实现用户要求的原理图、编辑布尔方程或用硬件描述语言等方式作为设计输入；然后经一系列转换程序、自动布局布线、模拟仿真的过程；最后生成FPGA的数据文件，对FPGA器件初始化。这样就实现了满足用户要求的专用集成电路，真正达到了用户自行设计、自行研制和自行生产集成电路的目的。

FPGA与CPU、GPU、ASIC等芯片的核心区别是：其底层逻辑运算单元的连线和逻辑布局未固化。用户可通过EDA软件对逻辑单元和开关阵列编程，进行功能配置，从而去实现特定功能的集成电路芯片。而其他类别逻辑芯片，像ASIC、CPU和GPU等，物理底层逻辑单元的运算关系均已固定且不可变。简单地说，如果CPU、GPU、ASIC等是像建好的楼房，楼房中房间、走廊及楼梯等格局是已经固定了；而FPGA的内部类似霍格沃兹中的魔法楼梯，可以随时改变房间到房间的路线关系。

FPGA由可编程逻辑块（CLB）、输入/输出模块（IOB）、可编程互连资源（PIR）等三种可编程电路和用于存放编程数据的静态存储器SRAM组成。CLB是实现逻辑功能的基本单元，它们通常规则排列成一个阵列，散布于整个芯片中。IOB主要完成芯片上的逻辑与外部引脚的接口，通常排列在芯片的四周。PIR提供了丰富的连线资源，包括纵横网状连线、可编程开关矩阵和可编程连接点等，它们将各个CLB之间、CLB与IOB之间以及IOB之间连接起来，构成特定功能的电路。静态存储器SRAM用于存放内部IOB、CLB和PIR的编程数据，并形成对IOB、CLB及PIR的控制，从而完成系统逻辑功能。