FPGA核心开发技能

从事FPGA工程开发及团队带领的工作差不多有13年左右的时间，其实在近1，2年才开始思考这个问题，有点后知后觉。从科学上说真理是有保质期的，因此以下的一些经验总结只是个人的一些看法。

        第1个能力是做事的方法。首先是区分研究还是工程，这个其实针对做技术是通用的。如果是研究性的课题，首先设定目标就要考虑量级的进步，至少是10倍，比如FPGA用作加速，那相对CPU就需要达到10倍的性价比，否则做出来后，人家也进步了。其次是验证关键技术，去除不重要因素，只考虑理想状态，识别出最需要验证的关键点。第三是编程时用最方便工具实现算法验证，不做20%代码优化。而做工程项目，5%的提升也是极有效的，因为那是真金白银。做工程需要找到业界当前最好的方法，这个是基线，再改进细节，否则每次重复造轮子，这个教训最大，工程师总有些情怀，认为自己最牛，但其实业界厉害的人多了去了。然后做工程就是要明白采用方法的边界在哪，比如各种排序算法的复杂度，工程能力再好，也无法突破数学上的限制。

       第2个能力是各项开发技能的熟悉：新流程、新工具、编码及仿真、仿真新方法及工具、常见电路设计、后端约束及工具使用、各种IO相关的IP应用及调试。

       第3个能力是必备的数学基础，以及拆解标准协议的能力：算法快速理解及验证，设计出并行的硬件化电路。目前流行的机器学习的数学基础是微积分、线性代数、概率统计。具备这些基础后就需要能进行算法推导及拆解到逻辑电路实现。不具备这个核心能力，FPGA的开发人员就只能看作一个翻译工，谈不上设计。

       第4个能力是高效的软硬件配合机制设计能力。目前为了让更多软件人员使用FPGA，经常会有python或者opencl这样的工具，但个人认为，高级语言的简便调用建立在底层软硬件的高效配合及交互上，以及大量成熟的IPcore。FPGA实现硬件加速器时软硬件交互包含以下这些设计： 1）虚拟化时软硬件配合（SRIOV或VFIO） 2）基于报文传递的配合（低延迟DMA） 3）基于块数据的配合（高吞吐DMA） 4）基于队列操作的配合（RDMA中的QP）。当然除了这些快速的数据搬运还有一些简单的存储空间的访问、中断等。若是实现一些松耦合的设计，比如报文转发，那可能就是通过接口进行一些简单的配置，让电路实时动起来就好。

        第5个比较重要的就是建立所从事行业的知识体系，因为这个知识体系会让我们在设计时发现很多隐含条件。具备这个能力FPGA工程师也就具备了跨界应用的能力，比如把FPGA用到金融中的计算。

         个人觉得1是方法，第4个来自项目经验，而3和5是目前FPGA开发人员比较缺乏的能力，也是自己需要长期持续积累的方向。

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