Verilog和FPGA的自学笔记1——FPGA

FPGA的一些事情

一点想说的话

在我自学Verilog和FPGA这段时间之前，我找了许多教程，可惜没有一个令自己满意的（大部分视频废话有点多，听着累，很多文本教程也无法站在初学者角度进行讲授）。
于是就结合手头现有的一些例程、仅有的一点资料，外加一个豆包，开始了这段Verilog自学之旅。

花了大量时间弄懂一些东西之后，担心自己遗忘掉花了这么多代价学会的东西，也希望帮助到更多想要学习FPGA的同学们（网上有言论学历低的就不该学FPGA，如果从找工作角度来说，可能有一定合理之处，但我认为，如果喜欢一件东西，应该是去主动追求那份美好的），同时也是记录自己现在这段经历的，对于时代尖端技术的纯粹的向往，初心与一点幼稚的勇气——

于是有了以下一些博文……

希望与大家共勉 （^^_^）

什么是FPGA

我最早看到FPGA，相比于CPU、GPU，脑子里是这个：
？？？？
于是求助一下：
看了以后，脑子里是这个：
？？？？？？？？？
额这什么鬼啊……

查了一些资料以后，加上看过一些自媒体的视频，最初的理解是这样的：
FPGA是一种半定制芯片，它可以根据用户的需要改变内部电路结构，从而做出更适合算法的硬件电路。

虽然看上去理解基本差不多，我想到的还是这个：
半定制？每次烧写程序还得改变硬件结构？怎么做到的？这个芯片用久了内部晶体管会不会接触不良？（捂脸）

直到我用vivado点亮了led灯，我才明白……哦~~~
FPGA内部其实只有查找表（LUT）、D触发器（Filp-flop）、进位链、块RAM组成。

那什么是查找表呢？

一开始我看见这个LUT，天真地认为是让用户对照一张表一个一个查二进制代码，然后发现zynq7020里有53,200个LUT……（再次捂脸）

其实是这样的：
虽然FPGA是可编程逻辑门阵列，但并不意味着FPGA的基本组成单元是与或非这些通用逻辑门，而是查找表
（如果有同学用EEPROM制作过7端数码管译码器就会恍然明白）
查找表本质上是一个ROM，存储着输入和输出之间所有可能的真值组合。
或者说，查找表是一个存储了包含所有可能的真值表的ROM。
FPGA用上万个存储所有可能真值表的ROM，替代了基本逻辑门，实现了更快的逻辑处理。
所以，LUT是一种资源。LUT越多，能够实现的硬件电路就越复杂。
（从一开始希望LUT少一点，到现在盼望LUT能再多一点……哈）

查找表能实现逻辑运算，触发器能实现数据寄存——FPGA能实现世界上几乎所有算法了。

我记得有个博主形容FPGA里面是一堆工程师的“积木”，太恰当了。
MCU，CPU这些直接给出具体的“房子”，我们只能根据自身需要调整每个房间的用途。而FPGA则给了我们一块块砖，我们能根据需要，盖出最符合需求的房子。
这样效率和速度自然就变得极高，在一些特定场景，FPGA所能提供的算法加速，远非CPU，GPU这些"PU"们能够企及的。

那怎样决定这些查找表、触发器之间的连接呢？
这就要靠大名鼎鼎的硬件描述语言——Verilog了。（当然硬件描述语言不止Verilog一种，就像有许多高级语言一样）

关于FPGA本身，就写到这里吧。如果有不明白或错误之处，也希望大家在评论区给出，帮助大家的同时也能再次提升自己对于FPGA和Verilog的理解，感谢大家！！

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