如何看待xilinx提出的all progarmable 的概念？
Xilinx 的 All Programmable 理念：重新定义硬件的灵活性
曾几何时，我们在设计硬件时，似乎总是需要在性能、功耗和灵活性之间做出痛苦的权衡。ASIC（专用集成电路）提供了无与伦比的性能和效率，但一旦制造完成，就如同被烙上印记，无法更改。FPGA（现场可编程门阵列）则提供了无与伦比的灵活性，可以在现场配置，但往往在性能和成本上有所妥协。
Xilinx，作为 FPGA 领域的巨头，很早就看到了这种“非此即彼”的困境。他们并没有满足于仅仅改进 FPGA 的技术，而是提出了一个更具颠覆性的理念——All Programmable（全可编程）。这个概念的提出，远不止是技术上的迭代，更是一种对硬件设计哲学和应用场景的深刻重塑。
那么，Xilinx 的 All Programmable 究竟是什么意思？它又是如何挑战传统硬件设计范式的呢？
All Programmable：超越 FPGA 的边界
简单来说，All Programmable 并非仅仅指 FPGA 本身的可编程性。它指的是一种集成了高度可配置的硬件资源（主要是 FPGA 架构）与传统通用处理能力（CPU）以及其他专用加速引擎（如 DSP、AI 引擎等）的单芯片解决方案，并且这些所有组件都可以根据应用的需求在硬件层面进行动态的、细粒度的重配置。
这就像在同一块土地上，你可以根据需要随时建造不同的建筑，甚至拆除重建，而不是只能建造一套固定模式的房子。
让我们拆解一下这个概念的关键要素：
FPGA 核心： 这是 All Programmable 的基石。FPGA 拥有海量的可配置逻辑单元（LUTs）、可编程互连网络、DSP 块、BRAM（块 RAM）等，能够实现高度定制化的硬件加速。这意味着，你可以根据特定的算法或功能，用硬件的方式来加速运算，例如并行处理、流水线操作、专用数据路径等等，这远比软件在通用 CPU 上运行要高效得多。
集成式 SoC（System on Chip）架构： Xilinx 将 FPGA 架构与强大的 ARM 处理器核（通常是 Zynq 系列）整合在一个芯片上。这意味着，你不再需要独立购买 CPU 和 FPGA 芯片，也不需要复杂的总线连接和数据传输，所有的一切都集成在一个统一的平台上。CPU 负责处理通用任务、操作系统、软件接口等，而 FPGA 则作为强大的硬件加速器，与 CPU 协同工作。
可编程 I/O 接口： All Programmable 的能力也体现在其丰富的、可灵活配置的 I/O 接口上。这些接口可以适配各种不同的通信协议和标准，无需更改硬件就能适应新的接口需求，这在快速发展的通信和嵌入式领域尤为重要。
专用加速引擎（如 AI 引擎）： 随着计算需求的爆炸式增长，Xilinx 进一步将为特定应用场景优化的硬件加速器集成进来。例如，其 Versal ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platform）系列就包含了高度并行的 AI 引擎，专门用于加速机器学习和深度学习推理。这些引擎本身就是高度可配置的，可以根据不同的 AI 模型进行调整。
动态重配置能力： 这是 All Programmable 最为精髓的部分。这意味着，不仅可以在出厂前对芯片进行配置，甚至可以在系统运行时，根据不同的任务需求，动态地重新配置 FPGA 的部分区域，甚至重新编程 AI 引擎。想象一下，一个设备可以根据当前执行的任务，随时切换其硬件加速的逻辑，从而在不同场景下都发挥最佳性能。
为什么 All Programmable 如此重要？
All Programmable 的理念之所以能引起广泛关注，并被认为是硬件设计的未来方向之一，是因为它解决了许多传统设计模式的痛点：
1. 应对快速变化的市场需求： 许多行业，尤其是通信、汽车、数据中心、工业自动化等，其技术和标准变化的速度非常快。ASIC 周期长、成本高，一旦产品上市，如果标准发生变化，整个产品就可能面临淘汰。而 All Programmable 芯片允许通过软件更新来改变硬件功能，从而延长产品生命周期，降低研发风险。
2. 提升性能与能效比： 对于需要大量并行计算或低延迟处理的任务，FPGA 能够提供比通用 CPU 更高的性能和更低的功耗。通过将关键计算逻辑卸载到 FPGA，可以显著提升系统的整体性能，同时降低能耗，这在功耗受限的嵌入式系统或需要处理海量数据的场景下至关重要。
3. 加速创新与上市时间： 传统的 ASIC 设计需要漫长的流程，包括逻辑设计、物理设计、流片、验证等，通常需要数月甚至数年。而利用 FPGA 进行原型开发和最终部署，可以大大缩短设计周期，让新产品更快地推向市场，抓住商机。
4. 实现异构计算的极致： 现代计算系统往往需要多种计算单元协同工作。All Programmable 平台通过将 CPU、FPGA、DSP、AI 引擎等多种计算能力集成在一个芯片上，并允许它们之间通过高效的总线进行通信和数据共享，实现了真正的异构计算，能够根据任务需求，将最适合的计算单元分配到最合适的任务上。
5. 软件定义硬件的演进： All Programmable 模糊了软件和硬件的界限。用户可以通过软件工具链（如 Vitis 平台）来开发和部署硬件加速器，使得硬件设计变得更加“软件化”。这降低了硬件开发的门槛，也为软件工程师提供了直接优化硬件性能的途径。
Xilinx 的 Versal ACAP：All Programmable 的集大成者
Xilinx 的 Versal ACAP 系列产品可以说是 All Programmable 理念的集大成者。它不仅仅是简单的 FPGA 加 CPU，而是一个高度集成的“自适应计算加速平台”。
Versal ACAP 的核心在于其“自适应计算”的概念。它在传统的 FPGA 逻辑（称为“可配置处理引擎” CPE）之外，增加了：
标量引擎（Scalar Engines）： 集成了高性能的 ARM CortexA72 和 CortexR5 处理器，负责系统控制、操作系统运行以及通用任务。
智能引擎（Intelligence Engines）： 这是 Versal ACAP 的亮点之一，包括了为 AI 推理和信号处理优化的专用 DSP 引擎和 AI 引擎。这些引擎本身就是高度可配置的，可以针对特定的算法进行优化。
可扩展引擎（Adaptable Engines）： 这是指其强大的 FPGA 逻辑，能够实现任何定制化的硬件加速功能，并且可以在运行时根据需求进行动态重配置。
通过这些不同类型的引擎，Versal ACAP 能够将计算任务智能地分配到最合适的引擎上，实现最佳的性能、功耗和灵活性。例如，一个网络设备可以在处理数据包时，将数据包的解析和过滤卸载到 FPGA 逻辑，而将更复杂的分析任务交给 AI 引擎。
挑战与未来
当然，All Programmable 并非没有挑战。
开发复杂性： 虽然 Xilinx 提供了 Vitis 这样的高级开发平台，但要充分发挥 All Programmable 芯片的潜力，仍然需要开发者理解硬件加速的概念，掌握 FPGA 设计流程或高层次综合（HLS）等技术。
生态系统建设： 围绕 All Programmable 平台，需要构建完善的软件生态系统、工具链、IP 核库以及社区支持，以降低开发者的入门门槛。
市场教育： 传统上，开发者习惯于软件或 ASIC 的设计模式，需要时间和努力去推广和普及 All Programmable 的理念和价值。
尽管如此，All Programmable 的理念无疑为硬件设计开辟了一个新的方向。它使得硬件能够像软件一样灵活，又拥有硬件的极致性能。在当今技术快速迭代、数据爆炸式增长的时代，能够根据需求“变脸”的硬件，将成为保持竞争力的关键。
Xilinx 的 All Programmable 理念，不仅仅是技术的进步，更是一种对未来计算模式的预见和塑造，它正在推动着从固定功能的硬件向智能、自适应硬件的深刻变革。
曾几何时，我们在设计硬件时，似乎总是需要在性能、功耗和灵活性之间做出痛苦的权衡。ASIC（专用集成电路）提供了无与伦比的性能和效率，但一旦制造完成，就如同被烙上印记，无法更改。FPGA（现场可编程门阵列）则提供了无与伦比的灵活性，可以在现场配置，但往往在性能和成本上有所妥协。
Xilinx，作为 FPGA 领域的巨头，很早就看到了这种“非此即彼”的困境。他们并没有满足于仅仅改进 FPGA 的技术，而是提出了一个更具颠覆性的理念——All Programmable（全可编程）。这个概念的提出，远不止是技术上的迭代，更是一种对硬件设计哲学和应用场景的深刻重塑。
那么，Xilinx 的 All Programmable 究竟是什么意思？它又是如何挑战传统硬件设计范式的呢？
All Programmable：超越 FPGA 的边界
简单来说，All Programmable 并非仅仅指 FPGA 本身的可编程性。它指的是一种集成了高度可配置的硬件资源（主要是 FPGA 架构）与传统通用处理能力（CPU）以及其他专用加速引擎（如 DSP、AI 引擎等）的单芯片解决方案，并且这些所有组件都可以根据应用的需求在硬件层面进行动态的、细粒度的重配置。
这就像在同一块土地上，你可以根据需要随时建造不同的建筑，甚至拆除重建，而不是只能建造一套固定模式的房子。
让我们拆解一下这个概念的关键要素：
FPGA 核心： 这是 All Programmable 的基石。FPGA 拥有海量的可配置逻辑单元（LUTs）、可编程互连网络、DSP 块、BRAM（块 RAM）等，能够实现高度定制化的硬件加速。这意味着，你可以根据特定的算法或功能，用硬件的方式来加速运算，例如并行处理、流水线操作、专用数据路径等等，这远比软件在通用 CPU 上运行要高效得多。
集成式 SoC（System on Chip）架构： Xilinx 将 FPGA 架构与强大的 ARM 处理器核（通常是 Zynq 系列）整合在一个芯片上。这意味着，你不再需要独立购买 CPU 和 FPGA 芯片，也不需要复杂的总线连接和数据传输，所有的一切都集成在一个统一的平台上。CPU 负责处理通用任务、操作系统、软件接口等，而 FPGA 则作为强大的硬件加速器，与 CPU 协同工作。
可编程 I/O 接口： All Programmable 的能力也体现在其丰富的、可灵活配置的 I/O 接口上。这些接口可以适配各种不同的通信协议和标准，无需更改硬件就能适应新的接口需求，这在快速发展的通信和嵌入式领域尤为重要。
专用加速引擎（如 AI 引擎）： 随着计算需求的爆炸式增长，Xilinx 进一步将为特定应用场景优化的硬件加速器集成进来。例如，其 Versal ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platform）系列就包含了高度并行的 AI 引擎，专门用于加速机器学习和深度学习推理。这些引擎本身就是高度可配置的，可以根据不同的 AI 模型进行调整。
动态重配置能力： 这是 All Programmable 最为精髓的部分。这意味着，不仅可以在出厂前对芯片进行配置，甚至可以在系统运行时，根据不同的任务需求，动态地重新配置 FPGA 的部分区域，甚至重新编程 AI 引擎。想象一下，一个设备可以根据当前执行的任务，随时切换其硬件加速的逻辑，从而在不同场景下都发挥最佳性能。
为什么 All Programmable 如此重要？
All Programmable 的理念之所以能引起广泛关注，并被认为是硬件设计的未来方向之一，是因为它解决了许多传统设计模式的痛点：
1. 应对快速变化的市场需求： 许多行业，尤其是通信、汽车、数据中心、工业自动化等，其技术和标准变化的速度非常快。ASIC 周期长、成本高，一旦产品上市，如果标准发生变化，整个产品就可能面临淘汰。而 All Programmable 芯片允许通过软件更新来改变硬件功能，从而延长产品生命周期，降低研发风险。
2. 提升性能与能效比： 对于需要大量并行计算或低延迟处理的任务，FPGA 能够提供比通用 CPU 更高的性能和更低的功耗。通过将关键计算逻辑卸载到 FPGA，可以显著提升系统的整体性能，同时降低能耗，这在功耗受限的嵌入式系统或需要处理海量数据的场景下至关重要。
3. 加速创新与上市时间： 传统的 ASIC 设计需要漫长的流程，包括逻辑设计、物理设计、流片、验证等，通常需要数月甚至数年。而利用 FPGA 进行原型开发和最终部署，可以大大缩短设计周期，让新产品更快地推向市场，抓住商机。
4. 实现异构计算的极致： 现代计算系统往往需要多种计算单元协同工作。All Programmable 平台通过将 CPU、FPGA、DSP、AI 引擎等多种计算能力集成在一个芯片上，并允许它们之间通过高效的总线进行通信和数据共享，实现了真正的异构计算，能够根据任务需求，将最适合的计算单元分配到最合适的任务上。
5. 软件定义硬件的演进： All Programmable 模糊了软件和硬件的界限。用户可以通过软件工具链（如 Vitis 平台）来开发和部署硬件加速器，使得硬件设计变得更加“软件化”。这降低了硬件开发的门槛，也为软件工程师提供了直接优化硬件性能的途径。
Xilinx 的 Versal ACAP：All Programmable 的集大成者
Xilinx 的 Versal ACAP 系列产品可以说是 All Programmable 理念的集大成者。它不仅仅是简单的 FPGA 加 CPU，而是一个高度集成的“自适应计算加速平台”。
Versal ACAP 的核心在于其“自适应计算”的概念。它在传统的 FPGA 逻辑（称为“可配置处理引擎” CPE）之外，增加了：
标量引擎（Scalar Engines）： 集成了高性能的 ARM CortexA72 和 CortexR5 处理器，负责系统控制、操作系统运行以及通用任务。
智能引擎（Intelligence Engines）： 这是 Versal ACAP 的亮点之一，包括了为 AI 推理和信号处理优化的专用 DSP 引擎和 AI 引擎。这些引擎本身就是高度可配置的，可以针对特定的算法进行优化。
可扩展引擎（Adaptable Engines）： 这是指其强大的 FPGA 逻辑，能够实现任何定制化的硬件加速功能，并且可以在运行时根据需求进行动态重配置。
通过这些不同类型的引擎，Versal ACAP 能够将计算任务智能地分配到最合适的引擎上，实现最佳的性能、功耗和灵活性。例如，一个网络设备可以在处理数据包时，将数据包的解析和过滤卸载到 FPGA 逻辑，而将更复杂的分析任务交给 AI 引擎。
挑战与未来
当然，All Programmable 并非没有挑战。
开发复杂性： 虽然 Xilinx 提供了 Vitis 这样的高级开发平台，但要充分发挥 All Programmable 芯片的潜力，仍然需要开发者理解硬件加速的概念，掌握 FPGA 设计流程或高层次综合（HLS）等技术。
生态系统建设： 围绕 All Programmable 平台，需要构建完善的软件生态系统、工具链、IP 核库以及社区支持，以降低开发者的入门门槛。
市场教育： 传统上，开发者习惯于软件或 ASIC 的设计模式，需要时间和努力去推广和普及 All Programmable 的理念和价值。
尽管如此，All Programmable 的理念无疑为硬件设计开辟了一个新的方向。它使得硬件能够像软件一样灵活，又拥有硬件的极致性能。在当今技术快速迭代、数据爆炸式增长的时代，能够根据需求“变脸”的硬件，将成为保持竞争力的关键。
Xilinx 的 All Programmable 理念，不仅仅是技术的进步，更是一种对未来计算模式的预见和塑造，它正在推动着从固定功能的硬件向智能、自适应硬件的深刻变革。
网友意见
根本不可能。当更新越来越慢，FPGA会越来越少用。
CPU的优势是通用，FPGA的优势是灵活，ASIC的优势是低成本低功耗。
随着领域技术更新的变慢，ASIC是最大优势的。
只要一个东西够量大，GPU，FPGA都会让位给ASIC。
比如楼上有答案提到gpgpu 做deep learning ，我知道国内有人在开asic 了。
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