随想录（fpga处理图像的优缺点）
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fpga在很多人看来，是一个异类。说它是硬件，却需要编写RTL代码、综合和下载；说它是软件，还需要专门的fpga芯片，综合出来的也是门电路，还会涉及到时序、信号完整性的问题。但是，不管怎么说，fpga在很多领域扮演非常重要的角色。图像处理就是很重要的一个环节。这个时候，有些同学可能就会有疑问，fpga的时钟频率没有比cpu高，为什么可以做到高效率又省电呢？我想可能有这么几个原因。
1、数据并发处理
大家都知道cpu是一个数据、一个数据处理的。但是对于fpga来说， 它可以一个时钟内，并发处理多个数据，而且这个数据同时可以做很多个运算，比如乘加、比较等等，只要没有clock vilation，这一点相信很多朋友都知道。
2、流水线技术
fpga里面处理数据，很多时候需要很多算法一起参与运行，这个时候就需要用到流水线机制。fpga里面的数据都是按行计算的。所以，每一个像素在输出前，可能经历好几个算法，比如灰化、算子、二值化、膨胀、腐蚀等多个运算。这个时候，流水线技术就派上了用场。前一行数据处理算子的时候，后一行数据可以处理灰化，整个过程是并行的，彼此之间没有打扰。
3、边接收边处理
这一点是最容易被忽略的。传统的软件操作都是数据都准备好了，才能开始处理。而fpga，可以一边从sensor接收数据，一边处理，这部分其实效率非常高。利用数据传输的空隙就可以处理数据，这部分节省的时间非常多，外部传输数据是很浪费时间的。
4、fpga和cpu流水线作业
cpu和fpga擅长的领域不同，fpga擅长简单重复的算法，cpu擅长复杂的算法。因此一幅图片，可以让fpga处理上半部分，cpu处理下半部分，这样也是一个小的流水线，增加图片的处理速度，节约时间。
5、缓存
fpga里面有一些缓存空间，比如可以保存若干行图像数据，这个可以在处理一些算子的时候使用，也可以帮助提高效率。
上面说的都是fpga的优点，其实fpga也有一些缺点的，
1、学习成本高
fpga需要了解数字电路、vivado或者quartus软件很多知识，软件工作者无法享受到fpga带来的好处，这一点影响了fpga的推广。虽然现在学hls的人很多，但是很多人并不会使用。
2、价格
相比较stm32或者其他arm soc，fpga的价格还是略高些，特别是xilinx里面的mpsoc系列，那个价格基本是arm的好几倍。
3、难度
和软件不同，只要有一点c语言基础就可以做，但要做好fpga需要坐很长时间冷板凳的。不管是test bench、system verilog，或者在线的chip scope调试，这些都不是短时间能够解决的。
4、市场供给人少
一个不争的事实时，相比较大量的java工程师，c、c++工程师要少很多。相比较c工程师、嵌入式工程师，fpga的工程师就更少了。要从不多的fpga工程师里面，找到优秀的、合格的候选者，更是难上加难了。
当然，对于特定的算法加速场景，用fpga还是比较适合的。不需要很高的速率，只要选择好了策略，用好传输时间、并发机制和流水线方法，fpga常常会达到很不错的使用效果。有兴趣的同学可以试一试。
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