感悟 FPGA的並行處理與PC的多執行緒處理

2022-09-08 13:27:06 字數 1055 閱讀 1635

fpga的並行設計是其高速處理的核心之一, 通過並行地處理大量的資料實現預期的功能;

pc的多執行緒設計則是處理大量的內容而衍生出的一種處理方式, 其本質是利用cpu的高速處理能力, 將單個執行緒以難以察覺的速度處理, 從而實現多執行緒的穩步執行;

兩者的目標有所不同, 實現的手段也是存在差異;

fpga的並行處理依靠的是數位電路的時鐘構建的時序, 通過時鐘不停地觸發不同地模組, 實現資料按照預期地目標推進; 期間各個模組地推進只通過訊號進行控制, 不依賴於其他地資源;

這種處理模式, 可以保證fpga的並行是實時且不干擾的發生的, 從而達到處理效率的提公升; 換言之, fpga處理的資料量取決於邏輯資源的量, 處理的速度取決於時鐘及對應的時序資源;

這樣做的好處顯而易見, 速度可以隨著資源的增加而快速提公升; 與之對應的缺點是資源利用率的降低; fpga中的邏輯資源一旦確定, 就無法修改, 也就是說其他模組無法呼叫已經分配的

邏輯資源;

pc的cpu屬於asic, 通過各種版圖構建的高速處理模組; 一般而言, asic的時鐘及時序要遠高於fpga; asic可以在設計時對時序進行mos層次的優化, 所能實現的效果是fpga將時序以

固定的模組約束所不能比的; cpu每個模組的資源是固定的, 在設計之初就將所有的資源按照需求進行了完整的分配, 在底層邏輯及作業系統的控制下, 硬體資源進行高速地處理;

目前地多核技術可以提高資料地處理速度, 但是作業系統還是需要按照指令進行解析, 所有底層的執行邏輯還是單執行緒的; 利用單執行緒的高速處理能力, 實現多個短時任務的合併處理;

pc的優勢在於資源利用率高, cpu可以將大量的重複操作交給指定的模組, 實現資源的高效利用; 其缺點在於過早固化的硬體難以滿足一些特定的情形, 比如高併發資料的處理;

fpga追求硬體的靈活性, 利用硬體的併發處理能力處理特定的需求;

pc追求軟體的速度, 利用硬體的重複利用提高處理的能力, 滿足大部分的需求;

一般而言, fpga中比較常用的模組會慢慢轉化為一些專用模組, pc中一些比較極端的需求也會以獨立的晶元脫離出cpu;

兩者在專用和通用的兩面發揮重要的作用;

對比, 才能知道優劣所在;

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