FPGA究竟是什么？能代替CPU架構(gòu)嗎？

你還沒(méi)聽(tīng)過(guò)FPGA？那你一定是好久沒(méi)有更新自己在企業(yè)級(jí)IT領(lǐng)域的知識(shí)了。今天筆者就和大家聊聊何為FPGA？FPGA主要應(yīng)用場(chǎng)景是什么？有人說(shuō)FPGA是替代傳統(tǒng)CPU和GPU的未來(lái)，你信嗎？

FPGA全稱(chēng)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（Field－Programmable Gate Array），最初作為專(zhuān)用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，具有一定的可編程性，可同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)并行和任務(wù)并行計(jì)算，在處理特定應(yīng)用時(shí)有更加明顯的效率。

實(shí)際上，英特爾、紫光、浪潮等企業(yè)均已開(kāi)始布局FPGA。早在SC2015大會(huì)上，浪潮就聯(lián)合Altera，以及中國(guó)最大的智能語(yǔ)音技術(shù)提供商科大訊飛，共同發(fā)布了一套面向深度學(xué)習(xí)、基于Altera Arria 10 FPGA平臺(tái)。

紫光是另一家希望通過(guò)收購(gòu)手段直接接觸FPGA最新科技的公司，繼尋求并購(gòu)美光失利、收購(gòu)硬盤(pán)大廠(chǎng)威騰（WD）破局后，紫光或?qū)⑹召?gòu)美國(guó)萊迪思半導(dǎo)體（Lattice Semiconductor）股份，為搶進(jìn)FPGA市場(chǎng)做布局。

那么，F(xiàn)PGA吸引如此多廠(chǎng)商為之瘋狂的原因究竟是什么？

從應(yīng)用場(chǎng)景角度分析，我們可以看到隨著谷歌的阿爾法狗打敗了人類(lèi)圍棋冠軍后，深度學(xué)習(xí)已經(jīng)從神壇走下來(lái)，越來(lái)越多的人開(kāi)始認(rèn)識(shí)到深度學(xué)習(xí)可能會(huì)改變未來(lái)的生活，成為未來(lái)科技發(fā)展的方向；而FPGA設(shè)計(jì)工具使其對(duì)深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域經(jīng)常使用的上層軟件兼容性更強(qiáng)，F(xiàn)PGA正是助力深度學(xué)習(xí)的一大技術(shù)。

但是，如果說(shuō)FPGA是繼任傳統(tǒng)CPU與GPU的未來(lái)，就有些夸大其詞。且不論CPU與GPU技術(shù)已經(jīng)成熟，擁有完善的生態(tài)鏈，CPU與FPGA的結(jié)構(gòu)也有所不同。CPU中擁有控制取指、譯碼等流程，處理可信具備處理各式各樣千奇百怪的指令要求的能力。

相比之下FPGA就不能向CPU一樣靈活的處理各種沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的指令，只能根據(jù)一個(gè)固定的模式來(lái)處理輸入的數(shù)據(jù)然后輸出，這也是為什么FPGA經(jīng)常被看作一種行家專(zhuān)屬的架構(gòu)。

不同于CPU的是，F(xiàn)PGA和GPU內(nèi)都有大量的計(jì)算單元，因此它們的計(jì)算能力都很強(qiáng)。在進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算的時(shí)候，兩者的速度會(huì)比CPU快很多。但是GPU由于架構(gòu)固定硬件原生支持的指令固定了，而FPGA則是可編程的。

FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域主要是深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，而傳統(tǒng)的CPU更關(guān)注的是“通用”，GPU雖然更注重計(jì)算速度，但是其指令仍然是固定的。而FPGA的出現(xiàn)之所以風(fēng)靡全球，就是因?yàn)槠淇删幊绦裕@讓FPGA在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域擁有了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。這樣也就不奇怪谷歌為了發(fā)展深度學(xué)習(xí)，自己研發(fā)了名為T(mén)PU的自有芯片。正如谷歌數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)人霍爾澤所言：谷歌研發(fā)自有芯片是為了解決哪些省為解決的問(wèn)題。

有人認(rèn)為，當(dāng)市場(chǎng)需求發(fā)生變化，技術(shù)一定會(huì)隨之發(fā)展，當(dāng)深度學(xué)習(xí)成為熱門(mén)領(lǐng)域時(shí)，與之最匹配的FPGA也應(yīng)聲成為廠(chǎng)商追逐的焦點(diǎn)。