无例程时——fpga代码思路.pdf

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 一個關於 FPGA 的編碼想法 引言 “北冥有魚，其名為鯤，鯤之大不知其幾千裡也。化而為鳥，其名為鵬，鵬之背不知其 幾千裡也。怒而飛，其翼若垂天之云。”—《逍遙遊》莊子。 以上為莊子《逍遙遊》中的第一段。講的是這樣一個故事，說北極的天池里生活著一種 大魚，長到一定程度的時候這種魚就可以被叫做鯤，鯤的大小不知道有幾千里，這種魚可以 化身為大鵬鳥，大鵬鳥的背不知道有幾千里，發怒而起飛，它的翅膀就跟天上垂下的云一般。 每每讀到這裡我就感慨這鯤與FPGA 何其相似。FPGA 有著大鵬一樣的能力—並行運算，而 卻要被困在天池中無法化而為鵬，怒而飛，這是多麼的英雄 短。 我們來分析一下為甚麼說FPGA 英雄 短，想象一下如果天是無限大的，鯤被困天池感 到英雄 短，所以化而為鵬，怒而飛，那麼對於 FPGA 來說天池是甚麼？天又是甚麼？想像 一下如果有一件事情，是由無數件可獨立工作的小事情組成，而完成這些小事情所需要的時 間為一瞬間，那麼在一瞬間FPGA 就可以完成這件事情。可以想像嗎？完成所有的這樣的事 情不需要時間了，這種工作對FPGA 來說不就是大鵬鳥的天嗎？不過很可惜在吾等的有生之 年估計看不到這種奇妙的景象了，也只能在腦海里意淫一下了（想想就夠悲催）。那麼現在 我想各位看官應該已經瞭解到讓 FPGA 英雄 短的那個天池了吧，沒錯就是時間。 不得不串行的並行 目前為止，以及可見的遙遠的未來時間都不會消亡，所以我們要做的任何一件事都離不 開它，要做的每一件事必須要被輕重緩急約束 FPGA 也無法逃離這一點，所以完全有能力真 正來個並行的 FPGA 却不得不被困在時間的枷鎖中。既來之則安之，既然不能脫離這一點幹 嘛不享受這一點呢。我們先不要把時間看的苦大仇深，我們把它視為真理，視為我們對FPGA 編程的指導，那麼時序就成為驗證這個真理的手段，輕重緩急成為FPGA 編程的教條。雖然 FPGA 不能對一件事情進行真正的並行，卻可以對不同的事情進行並行操作，當然只要容量 允許，FPGA 可以同時做無數件事情。這就是我這裡所說的不得不串行的並行。至此之後我 們就應該有這樣一個概念：對於 FPGA，並行是指幾件不同的事情或者一件事情中幾個獨立 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 的步驟同時進行，串行是指一件事情中有輕重緩急關係的幾個步驟必須一步步進行。 “普適價值”的串行 本文不談FPGA 中的並行，因為並行本質上都受限於串行—時間。所以我們來談談串行。 如果大家仔細想一想就會發現人類是喜歡定規則并希望別人按照這個規則進行遊戲的一類 控制欲很強的動物，比如西方發達國家對欠發達國家以前的殖民和現在的普世價值。所以應 該有很多人看到這個普世價值很反感。但是當我們在成長的過程中又總希望有一個指導，能 夠讓自己複製別人的成功。當然在 FPGA 編程中這種想法就更加赤裸裸，比如當你去做一個 東西的時候，手上有了手冊你並不會感到高興，可是當你拿到了例程的時候估計會歡呼雀躍。 而且對於大部份事情你總能找到相關的例程，這很正常，但是當你遇到完全沒有例程的事情 的時候就會很鬱悶，這也很正常。我這裡的“普適價值”（當然有點誇大），是想給FPGA 編 程提供一種想法，一種風格使得這種風格能夠在當你遇到一個全新的問題的時候不至於手忙 腳亂，而且只要是串行的應用這種方法具有普遍適用的特性，所以我把它叫做“普適價值” 的串行。 說了很多廢話下面我就來描述一下這個 “普適價值”，首先時間是這個想法的真理，時 序是實現這個真理的手段，輕重緩急是這個手段的教條。當我瞭解到所有串行的事情都無法 逃離時間的時候，我就認定把時間作為我這個 “普適價值”的指導真理是多麼的正確。下面 我