初识FPGA（二）（FPGA与ASIC及CPLD的对比）

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简述

ASIC和FPGA之间的比较

FPGA和CPLD之间的比较

简述

ASIC是英文Application Specific Integrated Circuits的缩写，即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。

FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在可编程阵列逻辑 PAL（Programmable Array Logic）、门阵列逻辑 GAL（Gate Array Logic）、可编程逻辑器件 PLD（Programmable Logic Device）等可编程器件的基础上进一步发展的产物。（见：初识FPGA（一））

CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

ASIC和FPGA之间的比较

目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一，它们的共性是都具有用户现场可编程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点。

ASIC的特点是面向特定用户的需求，品种多、批量少，要求设计和生产周期短，它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物，与通用集成电路相比具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。

FPGA特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易的由ASIC实现，因此开发风险也大为降低。但ASIC也有它固有的优势，芯片可以获得最优的性能，即面积利用率高、速度快、功耗低，批量成本低，所以在今后一段时间内ASIC仍然会占据高端芯片市场和大批量应用的成熟中低端市场。

FPGA和CPLD之间的比较

尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件，有很多共同特点，但由于CPLD和FPGA结构上的差异，具有各自的特点：

　　一是CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合于完成时序FPGA逻辑。换句话说，FPGA更适合于触发器丰富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。

　　二是CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。

　　三是在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FPGA可在逻辑门下编程，而CPLD是在逻辑块下编程。

　　四是FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现。

　　五是CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术，无需外部存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法复杂。

　　六是CPLD的速度比FPGA快，并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程，并且CLB之间采用分布式互联，而CPLD是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互联是集总式的。

　　七是在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程，编程次数可达1万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置。

　　八是CPLD保密性好，FPGA保密性差。

　　九是一般情况下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明显。

参考文献：

FPGA比CPU和GPU快的原因

文章来源: reborn.blog.csdn.net，作者：李锐博恩，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：reborn.blog.csdn.net/article/details/81321117