FPGA芯片與其他主流芯片對比

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2021年7月7日10:14:31 評論 36,347 1300字閱讀4分20秒

FPGA芯片與其他主流芯片對比

FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片基于可編程器件(PAL、GAL)發(fā)展而來(lái),是半定制化、可編程的集成電路。FPGA芯片按固定模式處理信號,可執行新型任務(wù)(計算任務(wù)、通信任務(wù)等)。FPGA芯片相對專(zhuān)用集成電路(如ASIC芯片)更具靈活性,相對傳統可編程器件可添加更大規模電路數量以實(shí)現多元功能。

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1.FPGA芯片相較于CPU芯片

CPU架構:CPU用于處理視覺(jué)算法需按指定順序執行指令,第指令在圖像整體運行完成后,第二指令開(kāi)始運行。在4步操作指令環(huán)境下,設定單個(gè)操作指令運行需10毫秒,完成總算法耗時(shí)約40毫秒。

FPGA架構:FPGA用于處理視覺(jué)算法采取規?;⑿羞\算模式,可于圖像不同像素內同時(shí)運行4步操作指令。設定單個(gè)操作操作指令運行需10毫秒,FPGA完成圖像整體視覺(jué)算法處理時(shí)間僅為10毫秒,FPGA圖像處理速度顯著(zhù)快于CPU。

“FPGA+CPU”架構:此架構下,圖像在CPU與FPGA之間傳輸,包含傳輸時(shí)間在內的算法整體處理時(shí)間仍低于純CPU架構。

 

2.FPGA芯片相較于GPU芯片

峰值性:GPU計算峰值(10Tflops)顯著(zhù)高于FPGA計算峰值(小于1TFlops)。GPU架構依托深度流水線(xiàn)等技術(shù)可基于標準單元庫實(shí)現手工電路定制。相對而言,FPGA設計資源受限,型號選擇決定邏輯資源上限(浮點(diǎn)運算資源占用較高),FPGA邏輯單元基于SRAM查找表,布線(xiàn)資源受限。

內存接口:GPU內存接口(雙倍數據傳輸率存儲器等)帶寬優(yōu)于FPGA使用的DDR(雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機存儲器)接口,滿(mǎn)足機器學(xué)習頻繁訪(fǎng)問(wèn)內存需求。

靈活性:FPGA可根據特定應用編程硬件,GPU設計完成后無(wú)法改動(dòng)硬件資源,遠期機器學(xué)習使用多條指令平行處理單數據,FPGA硬件資源靈活性更能滿(mǎn)足需求。

功耗:GPU平均功耗(200W)遠高于FPGA平均功耗(10W),可有效解決散熱問(wèn)題。

 

3.FPGA芯片相較于A(yíng)SIC芯片

ASIC需從標準單元進(jìn)行設計,功能需求及性能需求發(fā)生變化時(shí),ASIC芯片設計需經(jīng)歷重新投片,設計流程時(shí)間成本、經(jīng)濟成本較高。

FPGA包括預制門(mén)和觸發(fā)器,具備可編程互聯(lián)特性,可實(shí)現芯片功能重新配置。相對而言,ASIC芯片較少具備重配置功能。

ASIC與FPGA經(jīng)濟成本、時(shí)間成本區別:ASIC設計過(guò)程涉及固定成本,設計過(guò)程造成材料浪費較少,相對FPGA重復成本較低,非重復成本較高(平均超百萬(wàn)美元)。

FPGA重復成本高于同類(lèi)ASIC芯片,規?;慨a(chǎn)場(chǎng)景下,ASIC芯片單位IC成本隨產(chǎn)量增加持續走低,總成本顯著(zhù)低于FPGA芯片。

FPGA無(wú)需等待芯片流片周期,編程后可直接使用,相對ASIC有助于企業(yè)節省產(chǎn)品上市時(shí)間。

技術(shù)未成熟階段,FPGA架構支持靈活改變芯片功能,有助于降低器件產(chǎn)品成本及風(fēng)險,更適用于5G商用初期的市場(chǎng)環(huán)境。

 

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