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初學(xué)者愛(ài)問(wèn)這個(gè)問(wèn)題，我的新書(shū)中會(huì )告訴你：邏輯粘合是FPGA早期的任務(wù)，實(shí)時(shí)控制讓FPGA變得有用武之地，FPGA實(shí)現的各種協(xié)議靈活度很高，信號處理讓FPGA越來(lái)越高端，片上系統讓FPGA取代一切……

但是，特權很糾結，一直在問(wèn)自己“FPGA到底能做什么”。事情源于要啟動(dòng)的DVR項目，視頻搞定了，也顯示了，下一步要存儲，傳輸帶寬和存儲容量放出話(huà)來(lái)了“必須要壓縮”。那么，圖片要JPEG，視頻要H.264。各種方案雖然只是初步的了解一些，但是發(fā)現這方面雖然有類(lèi)似SOPC概念的海思和TI雙核解決方案，而且是專(zhuān)門(mén)干這個(gè)的，不過(guò)發(fā)現這玩意是有門(mén)檻的，用我們經(jīng)理的一句話(huà)是“一般人搞不定”，成本不僅僅是money的問(wèn)題，還有工程師熟悉一個(gè)新的高復雜度的開(kāi)發(fā)環(huán)境的時(shí)間和精力投入。那么退而求其次，貌似一個(gè)DSP也很難搞定，市場(chǎng)上常見(jiàn)的是DSP+FPGA，或者也有一些專(zhuān)用的ASIC能夠勝任諸如H.264的編碼，不過(guò)看看芯片價(jià)格只能用“死貴死貴”來(lái)形容了。

折衷下來(lái)，上午我還尋思著(zhù)就再來(lái)一個(gè)DSP吧，也看好了ADI的blackfin，準備下一步慢慢籌備我的DSP之旅。但是，也許這幾天一直縈繞在我腦子里的問(wèn)題越發(fā)強烈起來(lái)“FPGA到底能做什么”。很顯然，如果要在通用控制器或處理器和FPGA之間做一些比較，特權會(huì )很快的送上圖1和圖2（圖3）。

圖1 基于控制器或處理器的一般處理流程

圖2 基于FPGA的并行處理流程

圖3 基于FPGA的流水線(xiàn)處理流程

很顯然，圖1中的一般控制器或處理器由于軟件固有的順序特性，決定了它的工作必須是按部就班，一個(gè)輸出的4個(gè)步驟完成才能接著(zhù)開(kāi)始下一個(gè)輸出的4個(gè)步驟，那么它完成4個(gè)輸出就需要20個(gè)步驟單位時(shí)間（假定輸出也算一個(gè)步驟，一個(gè)輸出需要5個(gè)步驟）。雖然現在很多的DSP中也帶有功能強大的硬件加速引擎，如簡(jiǎn)單搬運數據的DMA等，但是它所做的工作量，或者說(shuō)和軟件并行執行的工作量其實(shí)是很局限的，這里說(shuō)的局限是指他的靈活性上很差，協(xié)調性不夠好也會(huì )讓處理速度大打折扣。

而反觀(guān)圖2和圖3的FPGA處理，先說(shuō)圖2，并行處理方式很好很強大，是前面的軟件處理速度的4倍。并行是FPGA最大的優(yōu)勢，只不過(guò)需要用大量的資源來(lái)?yè)Q速度，通俗的說(shuō)就是要用大量的money換性能，我想這并不是人人都能夠承受的解決方案。而看圖3，是一個(gè)不錯的折衷方案，流水線(xiàn)處理是FPGA乃至整個(gè)信號處理領(lǐng)域最經(jīng)典的一種方法。能夠在基本不消減處理速度的前提下只用了并行處理方法的1/4資源就完成任務(wù)了。

那么話(huà)題回到JPEG和H.264的壓縮上來(lái)，其實(shí)FPGA足以勝任，網(wǎng)絡(luò )上一搜一籮筐這樣的解決方案。其實(shí)退一萬(wàn)步來(lái)講，算法再復雜，實(shí)時(shí)性要求再高，FPGA都是足以勝任的，尤其是采用流水線(xiàn)方法，也許第一個(gè)數據輸出的時(shí)間需要很長(cháng)（一般系統是許可的），但是這并不妨礙后續數據的實(shí)時(shí)輸出。我想，這就是成本（器件資源）和性能最好的折衷辦法。

那么，這些復雜的算法中無(wú)外乎存儲和運算。實(shí)時(shí)處理中的存儲其實(shí)很大程度上是要依賴(lài)器件的片內存儲器資源的，外擴的存儲器無(wú)論從復雜度和速度上都會(huì )只會(huì )減低處理性能。加減乘除好辦，內嵌的乘法器或是各種各樣專(zhuān)用的DSP處理單元就能搞定；但是開(kāi)方求冪等比較無(wú)奈的運算就只能靠查表來(lái)解決了。

如此這般下來(lái)，其實(shí)FPGA就是要干這個(gè)的——算法，越是大家搞不定的問(wèn)題我FPGA統統不在話(huà)下。話(huà)說(shuō)到這，發(fā)現不對勁，有人要拍磚了。其實(shí)真沒(méi)有FPGA干不了的活，但是有FPGA不適合干的活，個(gè)人認為那些順序性很強的活，比如文件系統那種很折騰的活，就算簡(jiǎn)單的SD卡文件系統的管理也是要不停的折騰，數據這里讀那里寫(xiě)的，FPGA代碼就很難寫(xiě)，一個(gè)偌大的狀態(tài)機也許能夠解決問(wèn)題，但是很容易讓設計者深陷其中暈頭轉向。