FPGA、CPU、DSP的竞争与融合

对FPGA技术来说，早期研发在5年前就已开始尝试采用多核和硬件协处理加速技术朝系统并行化方向发展。在实际设计中，FPGA已经成为CPU的硬件协加速器，很多芯片厂商采用了硬核或软核CPU+FPGA的模式，今后这一趋势也将继续下去。 在IT行业中，FPGA（Field-Programmable Gate Array）、CPU（Central Processing Unit）和DSP（Digital Signal Processor）是三种重要的处理技术，它们各有特点，同时也存在竞争与融合的现象。FPGA以其高度可编程性和并行处理能力在硬件加速方面表现出色，而CPU则以其强大的通用计算能力和丰富的软件生态占据了主导地位，DSP则专长于高速数字信号处理。 在过去五年，FPGA技术开始尝试多核和硬件协处理加速，以实现系统并行化。在实际设计中，FPGA经常被用作CPU的硬件协加速器，许多芯片制造商采用硬核或软核CPU与FPGA结合的方式，这种趋势预计将持续。例如，赛灵思（Xilinx）在2010年推出的Extensible Processing Platform架构，将ARM Cortex-A9 CPU与28nm FPGA集成，颠覆了传统的以FPGA为主，CPU为辅的设计理念。接着，赛灵思的Zynq-7000系列进一步将FPGA、ASIC和ASSP的优势结合，对传统市场构成挑战。 同时，英特尔（Intel）也在其凌动E600C处理器SoC中整合了Altera的FPGA，尽管接口带宽和功耗等方面仍有待优化。Altera则与ARM、MIPS等处理器供应商合作，推出集成了CPU和FPGA的解决方案。此外，美高森美（Microsemi，原Actel）和赛普拉斯（Cypress）也分别推出基于ARM Cortex-M3架构的FPGA平台和PSoC产品，展示了CPU与FPGA融合的趋势。 CPU+FPGA的组合解决了嵌入式系统设计中的一些问题，如IP复用、成本、尺寸、功耗和信号传输延迟。通过使用如AMBA AXI这样的高速总线，可以显著降低延迟，使得大规模并行处理成为可能。这种并行处理技术将在未来得到广泛应用，且各公司都在扩大自己的合作伙伴网络，以增强产品的吸引力和生态系统。 另一方面，FPGA与DSP之间的竞争与融合也在进行中。DSP擅长于串行处理和特定的信号处理任务，而FPGA的并行结构使其在高性能计算和定制化应用中占据优势。两者都在不断进化，例如TI（Texas Instruments）和飞思卡尔（Freescale，现属NXP）等公司在开发新的工艺和架构，以满足不断变化的市场需求。 FPGA、CPU和DSP之间的界限正在模糊，相互之间的竞争与合作推动着技术的创新与发展。随着技术的进步，这些处理器技术的融合将为嵌入式系统设计带来更高的性能、更低的成本和更广泛的应用场景。