作者：VíctorMayoral-Vilches跟GiulioCorradi，賽靈思公司
連載三：為何FPGA能正在機器人中起到緊張作用
CPU跟GPU善于控制流計較。它們的節制驅動機械模子基于節制令牌，節制令牌提醒應履行語句的工夫。那付與CPU跟GPU完整的控制力，能輕松實現龐大的數據跟控制結構。然而，如許做的價值是服從較低且難以毫無過失天精確編程。相反，FPGA善于數據流運算。它們遵守數據驅動機械的形式，一旦一切操作數可用便履行語句。如許的成果就是FPGA能開釋極大的并行性跟吞吐量潛力，同時制止犯錯或發生反作用。
總體而言，作為CPU跟GPU通用平臺的替換技巧，FPGA可能自順應天生定制計較架構，知足機器人的需要。由于擁有亙古未有的靈活性，并能縮短計劃周期，同時降低開發成本，FPGA曾經z正在各種著名工業機器人制造商跟醫療機器人使用中大批采取。正在“AsurveyofFPGA-basedroboTIccompuTIng”中，讀者可以看到一份有關基于FPGA的機器人計較的調研，該調研展現了FPGA正在機器人應用領域的普遍適用性。上面是對FPGA特點的詳細描述：
?自順應：當同時須要控制流跟數據流時，CPU跟GPU由于時延跟相應工夫問題沒法利用，而FPGA則能天生無可比擬的定制計較架構，知足嚴厲的及時要求跟多重關鍵性要求。CPU跟GPU所采取的流動計較架構，限定了它們的整體才能，包羅相應工夫跟時延。
?高性能：FPGA經由過程樹立深度流水線化的數據門路去晉升計較機能，而不是像CPU跟GPU那樣依賴計較單位數目的增長。流計較的事情原理是一個計較單位發生的數據立刻被流水線中的下一個計較單位處置懲罰，如許便免去了數據流通道中“提取-計較-存儲（fetch-compute-store）”的環節，便于數據發生者跟消費者的運算操縱，從而晉升了機能。相反，因為存在架構流動、核數目流動、指令集流動、存儲器架構僵化等多重限定，CPU跟GPU只能以就義機能的方法停止計較。
廣州貨物分揀機器人廠家?下能效：速率跟功耗是數字電路的根本品質因數（FOM，figuresofmerit）。功率是默示數字電路頻次跟觸發率的函數。FPGA經由過程并行跟間接履行算法調節頻次。FPGA連結較低頻次跟較低切換率停止計較，但與CPU跟GPU的等效計較機能比擬，FPGA正在更下的頻次下存在更大的并行性劣勢，從而客戶以實現更好的功率指數跟更下的能效。
物料分揀機器人的設計?沒有鋪張算力：FPGA借助靈活性實現芯片利用率最大化以晉升機能。靜態功用交流（DFX，過來被稱為“部門重設置”）容許正在CPU上運轉的線程化使用分時同享FPGA。由此當給定線程正在處置懲罰FPGA天生的成果時，另一線程能利用FPGA停止分歧的計較。
?可猜測：FPGA資助CPU跟GPU卸載嚴厲意思的及時計較，正在履行工夫上供給納秒級猜測才能，并且不會遭到與GPU跟CPU計較有關的軟件變換或顫動的影響。
物流分揀機器人的設計電動自行車分揀機器人閃兔分揀機多少錢?可重設置：機器人算法仍處于高速演進開展中，FPGA可能按需停止靜態重設置跟更新。另外，借可以輕松天對FPGA停止從頭編程以知足異構需要，實現CPU跟GPU才氣供給的通用才能。
智能倉庫分揀機器人?平安：FPGA可能按需靈巧天構建平安電路，保證機器人數據流的平安。另外，FPGA能充分利用重設置功用批改其硬件架構的缺陷。如許計劃職員便能疾速辦理正在流動計較架構上難以解決或許沒法辦理的平安危險（制止將來的危險，例如“熔毀”跟“鬼魂”）。
然而也有概念認為，只管FPGA是機器人專家心目中幻想的計較基干，可是它們供給的靈活性是以增長復雜性跟所需的計劃妙技為價值的?！癆surveyofFPGA-basedroboTIccompuTIng”列出了部門所需的額定妙技。只有可能周全綜合天使用含多核CPU、GPU跟FPGA在內的一切這些技巧，才氣實現最優良的機器人機能。實際否則，賽靈思所供給這類集成式片上體系解決方案，是將CPU通用軟件的可編程才能與FPGA自順應硬件功用完美聯合正在了統一器件之中。
這些自順應SoC為機器人使用供給了軟硬件兼有的下靈活性計較根底，并可供給高性能、低功耗、確定性、硬件可重設置、平安，和自順應特性等代價。
要點總結：CPU跟GPU善于控制流計較，而FPGA善于數據流計較。自順應SoC解決方案為機器人使用供給了軟硬件兼具的下靈活性計較基干，可供給低功耗、高性能、確定性、硬件可重設置、平安，和自順應等特性。
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