CPU和GPU善于掌握流盤算。它們的掌握驅(qū)動機(jī)械模子基于掌握令牌，掌握令牌提醒應(yīng)施行語句的時候。這付與 CPU 和 GPU 完整的掌握力，能輕松實現(xiàn)龐雜的數(shù)據(jù)和掌握構(gòu)造。然而，那樣干的價值是效力較低且難以毫無過失地正確編程。相反，F(xiàn)PGA 善于數(shù)據(jù)流運算。它們遵守數(shù)據(jù)驅(qū)動機(jī)械的形式，一旦一切操作數(shù)可以用就施行語句。那樣的成果便是 FPGA 能開釋偉大的并行性和吞吐量潛力，與此同時防止犯錯或發(fā)生副作用。
整體來講，作為 CPU 和 GPU 通用平臺的替換手藝，F(xiàn)PGA 可以自適應(yīng)生成定制較量爭論架構(gòu)，知足機(jī)器人的需求。由于具有亙古未有的靈活性，并能縮短設(shè)計周期，與此同時低落開辟本錢，F(xiàn)PGA 曾經(jīng)z正在各種著名工業(yè)機(jī)器人制造商和醫(yī)療機(jī)器人運用中大批接納。正在 “A survey of FPGA- based roboTIc compuTIng”中，閱讀者可以看到一份有關(guān)基于 FPGA 的機(jī)器人較量爭論的調(diào)研，該調(diào)研展現(xiàn)了 FPGA 正在機(jī)器人運用領(lǐng)域的普遍適用性。下面是對 FPGA 特點的詳細(xì)描述：
? 自適應(yīng)：當(dāng)與此同時需求掌握流和數(shù)據(jù)流時，CPU 和 GPU因為時延和呼應(yīng)時候問題沒法利用，而 FPGA 則能生成前所未有的定制盤算架構(gòu)，知足嚴(yán)厲的實時要求和多重樞紐性要求。CPU 和 GPU 所采納的固定盤算架構(gòu)，限定了它們的團(tuán)體本領(lǐng)，包含呼應(yīng)時候和時延。
? 高性能：FPGA 根據(jù)創(chuàng)設(shè)深度流水線化的數(shù)據(jù)途徑（流較量爭論）來提拔較量爭論性能，而并不是像 CPU 和 GPU 那樣依托較量爭論單位數(shù)目的增添。流較量爭論的事情道理是一個較量爭論單位發(fā)生的數(shù)據(jù)立即被流水線中的下一個較量爭論單位處置懲罰，那樣就免去了數(shù)據(jù)流通道中“提取-較量爭論-存儲 （fetch-compute-store）”的環(huán)節(jié)，便于數(shù)據(jù)發(fā)生者和消費者的運算操縱，進(jìn)而提拔了性能。相反，因為存在架構(gòu)固定、核數(shù)目固定、指令集固定、存儲器架構(gòu)僵化等多重限定，CPU 和 GPU 只能以捐軀性能的體式格局開展較量爭論。
? 高能效：速度和功耗是數(shù)字電路的根基品質(zhì)因數(shù) （FOM，figures of merit）。功率是示意數(shù)字電路頻次和觸發(fā)率的函數(shù)。 FPGA 經(jīng)由過程并行和直接施行算法調(diào)理頻次。FPGA 連結(jié)較低頻次和較低切換率（無指令獵?。┡e行測算，但取 CPU 和 GPU 的等效測算性能相比，F(xiàn)PGA 正在更高的頻次下具有更大的并行性上風(fēng)，進(jìn)而客戶以實現(xiàn)更好的功率指數(shù)和更高的能效。
? 沒有鋪張算力：FPGA 借助靈活性實現(xiàn)芯片利用率最大化以提拔性能。靜態(tài)功用交流（DFX，曩昔被稱為“部份重設(shè)置”）同意正在 CPU 上運轉(zhuǎn)的線程化運用分時同享 FPGA。由此當(dāng)給定線程正正在處置懲罰 FPGA 生成的后果時，另外一線程能運用 FPGA 舉行沒有同的較量爭論。
? 可猜測：FPGA 幫忙 CPU 和 GPU 卸載嚴(yán)厲意義的實時盤算，正在執(zhí)行時間上供應(yīng)納秒級猜測才能，并且不容易受到取 GPU 和 CPU 盤算有關(guān)的軟件調(diào)動或顫動的危害。
? 可重設(shè)置：機(jī)器人算法仍處于高速演進(jìn)發(fā)展中，F(xiàn)PGA 可以按需開展靜態(tài)重設(shè)置和更新。另外，還可以輕松地對 FPGA 開展從頭編程以知足異構(gòu)需求，實現(xiàn) CPU 和 GPU 本領(lǐng)供應(yīng)的通用本領(lǐng)。
? 寧靜：FPGA 可以按需靈敏地構(gòu)建寧靜電路，保障機(jī)器人數(shù)據(jù)流的寧靜。另外，F(xiàn)PGA 能充分利用重設(shè)置功用改正其硬件架構(gòu)的缺點（制止硬件風(fēng)險）。如許設(shè)計人員就可以敏捷處理正在固定盤算架構(gòu)上難以處理或沒法處理的寧靜風(fēng)險（制止將來的風(fēng)險，比方“熔毀”和“鬼魂”）。
然而也是有觀念以為，雖然 FPGA 是機(jī)器人專家心目中抱負(fù)的較量爭論基干，然則它們供應(yīng)的靈活性是以增添復(fù)雜性和所需的設(shè)計妙技為價值的?！癆 survey of FPGA- based roboTIc compuTIng”列出了局部所需的分外妙技。只有可以全面綜合地應(yīng)用含多核 CPU、GPU 和 FPGA 在內(nèi)的所有這些手藝，才氣實現(xiàn)最優(yōu)秀的機(jī)器人性能。事實否則，賽靈思所供應(yīng)這類集成式片上體系 （SoC） 解決方案，是將 CPU 通用軟件的可編程才能取 FPGA 自適應(yīng)硬件功效完美結(jié)合在了統(tǒng)一器件當(dāng)中。
這一些自適應(yīng) SoC 為機(jī)器人利用給予了軟硬件兼有的高靈活性盤算底子，并可給予高性能、低功耗、確定性、硬件可重設(shè)置、寧靜，和自適應(yīng)特征等價值。
要點總結(jié)：CPU 和 GPU 善于操縱流測算，而 FPGA 善于數(shù)據(jù)流測算。自適應(yīng) SoC 解決方案為機(jī)器人利用供應(yīng)了軟硬件兼具的高靈活性測算基干，可供應(yīng)低功耗、高性能、確定性、硬件可重設(shè)置、寧靜，和自適應(yīng)等特征。