社會越來越先進，人們對生活品質的要求也越來越高。在以前，長途跋涉，幾天幾夜不足為奇，今天，旅程超過一天，這滋味也讓人苦不堪言。以前，PC軟件的進度條帶給人期待。今天，進度條卻給人帶來苦惱。Cpu！為什么你不能更快一點呢？
晶體管工藝已經遵循摩爾定律半個世紀了，晶體管體積越來越小，集成度越來越高，功耗也越來越低，可為什么速度卻沒有同等程度的大幅度提升呢？
圖1
圖2
由上圖可以看出。晶體管的工藝越來越高，體積越來越小，然而晶體管的速度似乎已經達到了極限。可以比較明確的看出，晶體管的開關最高速度穩定在4G左右。這和當前的Intel I7系列CPU速度基本吻合。想要超頻只能增加功耗（指數級功耗增長）和降低溫度，然而這兩種方式代價太大。
現在的軟件開銷越來越大，cpu主頻也無法提升，軟件加速算法也不能改變計算量巨大這一本質，因此大規模的硬件加速得到的廣泛的運用。
人類的機械設計，結構設計，電子設計其實都算的上是硬件加速，幫助人類提高生活，工作效率。在這里我要類介紹一下當今社會炙手可熱的電子行業里的硬件加速。
除了CPU之外。大部分帶處理能力的芯片，其實都算是專用芯片，為其特殊的功能而定制。就那大家最熟悉的芯片來說。顯卡芯片，大家都不陌生，專為顯示而生，由于當前PC的顯示器像素越來越高，顯示效果也越來越復雜。想玩個大型游戲，想看個高清4k電影，工作中渲染個圖片。不得不配一個較好的顯卡，以解決顯示卡頓這一難題，聲卡同樣的道理。手機也是如此，手機的cpu，再結合大量專用IC實現精簡且功能強大的手機硬件系統。
圖3nvidia顯卡芯片
優點：運用設計開發簡單，開發收周期短，開發成本低。
缺點：功能單一，不易更換場合使用，非量產成本較高。
2） 多核并行處理
單個CPU不夠用，多個總夠了吧。多核的使用，最大的好處就是，線程真正的實現并行處理了。單個核各干各的，最后在集中處理。N核芯片卻不能帶來N倍的效率，如果軟件處理好的話也許每個核可以達到最高性能的70%，但往往，很難達到。手機性能吃緊的今天，安卓機也必須上多核，雙核，4核，8核，相信16核已經不遠了。
來看看PC端，民用cpu普遍4核左右。服務器端，CPU最高可達80核！想想80線程并行處理，是不是有點小激動，當然這個錢會讓你更激。
圖4intel 80核服務器芯片
優點：PCB設計簡單，性能大幅度提升，價格不算貴。
缺點：開發難度高，需要大量的官方支持，會浪費很多無用資源。
3） 系統級硬件定制
專為系統定制設計IC。首先廠商設計產品時，基本已經確定IC的功能，以及定制軟件軟件所需的硬件環境。在所有參數都基本確定后再去為系統定制ASIC專用芯片。可以說是“硬件為軟件而生，同時軟件為硬件而生”。這樣開發能力，目前來看也只有蘋果可以做到。IPhone在硬件上并沒有超高的配置，但整個系統硬件只為定制的軟件工作，是的硬件的工作效率可以達到最高。蘋果手機快就快在這里，我們來看看蘋果表的芯片設計吧。
圖5蘋果表的硬件集成封裝
優點：設計整體達到一個最精簡的程度，將軟硬件做到極致。
缺點：開發難度太大，普通企業無法實現。
4） 通用到定制的轉變：FPGA
FPGA可編程芯片。可以為很多非消費級產品，提供非常高的性價比。
來看看FPGA一般的用途：
圖6 CPU 與FPGA的功能描述
CPU像一個全能達人，什么事情都會，做什么都會很快。
FPGA像一群智商一般的普通人民，當然有的FPGA里面也有那么幾個全能達人（自帶硬核）。
全能達人雖然強，但是只有他一個人。普通人民雖然若，但是人口基數大。一旦讓普通人民專注的做一件事情，速度當然會比達人快很多（并行處理）。當然普通民眾還會很多特別的技巧（有的高端FPGA會自帶很多高速模塊 LVDS，GTP等等），這是達人無法學會的。
說回正題，在嵌入式，通信以及服務器市場，大部分處理器，在各自的設備中一直會執行特定的操作。在處理大數據流時，可以獨立并行處理并搬運。專用芯片，設計相當復雜，環節多，投入高，周期長。一旦出錯，流片損失就是幾百萬美元起。FPGA實現各式各樣的功能，設計完畢即可調試，有錯即改，沒有出錯成本。
目前FPGA的運用，已經進入大部分行業。（由于成本和功耗的原因，移動終端行業無法進入），成為嵌入式行業當中不可缺少的處理工具。由于FPGA 功能越來越強，芯片公司提供各種功能的算法，接口，存儲模塊，使FPGA開發更加簡單。（但是開發，還是較復雜于軟件）
IC巨人Intel預見了未來。2015年第二大芯片行業并購案。167億美元拿下Altera。Altera 是FPGA領域不可否認的霸主，也是IC芯片利率唯一一家高過intel的芯片設計公司。Intel在確保獲利的前提下，也為自己的未來進行了規劃。服務器行業需要各式各樣的處理算法來完成服務器的處理工作，然而不同的處理算法服務器的處理事務也不同。微軟BING，百度搜索引擎的服務器均采用FPGA板卡加速，實現相應的搜素算法。處理速度提升兩倍，服務器數量降低一半。Intel 已經開發了內嵌FPGA的xeon至強服務器CPU，2016年即可量產，想必未來的服務器市場必將迎來一次大換血。
圖7采用FPGA定制的SRC Saturn服務器
優點：開發速度快，性能強大，而且可以適合多種場景。功能靈活多變。
確定：開發難度大，FPGA芯片成本相對較高。
未來誰也說不準，是專用，還是通用，高度集成，還是模塊化分割，時間會給我們答案。
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