FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片基于可編程器件(PAL、GAL)發(fā)展而來,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(zhí)行新型任務(計算任務、通信任務等)。FPGA芯片相對專用集成電路(如ASIC芯片)更具靈活性,相對傳統(tǒng)可編程器件可添加更大規(guī)模電路數(shù)量以實現(xiàn)多元功能。
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1.FPGA芯片相較于CPU芯片
CPU架構:CPU用于處理視覺算法需按指定順序執(zhí)行指令,第指令在圖像整體運行完成后,第二指令開始運行。在4步操作指令環(huán)境下,設定單個操作指令運行需10毫秒,完成總算法耗時約40毫秒。
FPGA架構:FPGA用于處理視覺算法采取規(guī)模化并行運算模式,可于圖像不同像素內(nèi)同時運行4步操作指令。設定單個操作操作指令運行需10毫秒,F(xiàn)PGA完成圖像整體視覺算法處理時間僅為10毫秒,F(xiàn)PGA圖像處理速度顯著快于CPU。
“FPGA+CPU”架構:此架構下,圖像在CPU與FPGA之間傳輸,包含傳輸時間在內(nèi)的算法整體處理時間仍低于純CPU架構。
2.FPGA芯片相較于GPU芯片
峰值性:GPU計算峰值(10Tflops)顯著高于FPGA計算峰值(小于1TFlops)。GPU架構依托深度流水線等技術可基于標準單元庫實現(xiàn)手工電路定制。相對而言,F(xiàn)PGA設計資源受限,型號選擇決定邏輯資源上限(浮點運算資源占用較高),F(xiàn)PGA邏輯單元基于SRAM查找表,布線資源受限。
內(nèi)存接口:GPU內(nèi)存接口(雙倍數(shù)據(jù)傳輸率存儲器等)帶寬優(yōu)于FPGA使用的DDR(雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器)接口,滿足機器學習頻繁訪問內(nèi)存需求。
靈活性:FPGA可根據(jù)特定應用編程硬件,GPU設計完成后無法改動硬件資源,遠期機器學習使用多條指令平行處理單數(shù)據(jù),F(xiàn)PGA硬件資源靈活性更能滿足需求。
功耗:GPU平均功耗(200W)遠高于FPGA平均功耗(10W),可有效解決散熱問題。
3.FPGA芯片相較于ASIC芯片
ASIC需從標準單元進行設計,功能需求及性能需求發(fā)生變化時,ASIC芯片設計需經(jīng)歷重新投片,設計流程時間成本、經(jīng)濟成本較高。
FPGA包括預制門和觸發(fā)器,具備可編程互聯(lián)特性,可實現(xiàn)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、時間成本區(qū)別:ASIC設計過程涉及固定成本,設計過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(平均超百萬美元)。
FPGA重復成本高于同類ASIC芯片,規(guī)?;慨a(chǎn)場景下,ASIC芯片單位IC成本隨產(chǎn)量增加持續(xù)走低,總成本顯著低于FPGA芯片。
FPGA無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(jié)省產(chǎn)品上市時間。
技術未成熟階段,F(xiàn)PGA架構支持靈活改變芯片功能,有助于降低器件產(chǎn)品成本及風險,更適用于5G商用初期的市場環(huán)境。
公司介紹
北京數(shù)聯(lián)云創(chuàng)科技有限責任公司是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的開發(fā)類公司,集電路設計、智能居、教學設備,倉儲系統(tǒng)等研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為體,我們在物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)集成、智能硬件等新興領域有豐富開發(fā)經(jīng)驗,致力于提供各行業(yè)內(nèi)領先成熟的解決方案和完善的售后服務體系。
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