初學(xué)者愛問這個(gè)問題，我的新書中會(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，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)的各種協(xié)議靈活度很高，信號(hào)處理讓FPGA越來越高端，片上系統(tǒng)讓FPGA取代一切……

但是，特權(quán)很糾結(jié)，一直在問自己“FPGA到底能做什么”。事情源于要啟動(dòng)的DVR項(xiàng)目，視頻搞定了，也顯示了，下一步要存儲(chǔ)，傳輸帶寬和存儲(chǔ)容量放出話來了“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(xiàn)這方面雖然有類似SOPC概念的海思和TI雙核解決方案，而且是專門干這個(gè)的，不過發(fā)現(xiàn)這玩意是有門檻的，用我們經(jīng)理的一句話是“一般人搞不定”，成本不僅僅是money的問題，還有工程師熟悉一個(gè)新的高復(fù)雜度的開發(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)上常見的是DSP+FPGA，或者也有一些專用的ASIC能夠勝任諸如H.264的編碼，不過看看芯片價(jià)格只能用“死貴死貴”來形容了。

折衷下來，上午我還尋思著就再來一個(gè)DSP吧，也看好了ADI的blackfin，準(zhǔn)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題越發(fā)強(qiáng)烈起來“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(quán)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)步驟完成才能接著開始下一個(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(xiàn)在很多的DSP中也帶有功能強(qiáng)大的硬件加速引擎，如簡(jiǎn)單搬運(yùn)數(shù)據(jù)的DMA等，但是它所做的工作量，或者說和軟件并行執(zhí)行的工作量其實(shí)是很局限的，這里說的局限是指他的靈活性上很差，協(xié)調(diào)性不夠好也會(huì)讓處理速度大打折扣。

而反觀圖2和圖3的FPGA處理，先說圖2，并行處理方式很好很強(qiáng)大，是前面的軟件處理速度的4倍。并行是FPGA最大的優(yōu)勢(shì)，只不過需要用大量的資源來?yè)Q速度，通俗的說就是要用大量的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(cuò)的折衷方案，流水線處理是FPGA乃至整個(gè)信號(hào)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。

那么話題回到JPEG和H.264的壓縮上來，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)步來講，算法再?gòu)?fù)雜，實(shí)時(shí)性要求再高，F(xiàn)PGA都是足以勝任的，尤其是采用流水線方法，也許第一個(gè)數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間需要很長(zhǎng)（一般系統(tǒng)是許可的），但是這并不妨礙后續(xù)數(shù)據(jù)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(fù)雜的算法中無(wú)外乎存儲(chǔ)和運(yùn)算。實(shí)時(shí)處理中的存儲(chǔ)其實(shí)很大程度上是要依賴器件的片內(nèi)存儲(chǔ)器資源的，外擴(kuò)的存儲(chǔ)器無(wú)論從復(fù)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(nèi)嵌的乘法器或是各種各樣專用的DSP處理單元就能搞定；但是開方求冪等比較無(wú)奈的運(yùn)算就只能靠查表來解決了。

如此這般下來，其實(shí)FPGA就是要干這個(gè)的——算法，越是大家搞不定的問題我FPGA統(tǒng)統(tǒng)不在話下。話說到這，發(fā)現(xiàn)不對(duì)勁，有人要拍磚了。其實(shí)真沒有FPGA干不了的活，但是有FPGA不適合干的活，個(gè)人認(rèn)為那些順序性很強(qiáng)的活，比如文件系統(tǒng)那種很折騰的活，就算簡(jiǎn)單的SD卡文件系統(tǒng)的管理也是要不停的折騰，數(shù)據(jù)這里讀那里寫的，F(xiàn)PGA代碼就很難寫，一個(gè)偌大的狀態(tài)機(jī)也許能夠解決問題，但是很容易讓設(shè)計(jì)者深陷其中暈頭轉(zhuǎn)向。