FPGA(现场可编程门阵列) 是一款特殊的半导体器件, 它在制造出来后仍然能够被 任意修改电路结构, 以适应不同应用的需要。 相比于其他种类的芯片,FPGA 具有极强的 灵活性, 同时在性能、功耗和开发成本等方面达到了出色的平衡。 因此 FPGA 被广泛应 用在电信、工业控制、高性能计算等多个领域。 本书详细梳理和分析了FPGA 在大数据和人工智能时代的新技术、 开发的新方法, 以及FPGA 在异构计算时代的新趋势和新方向, 并重点讨论了FPGA 的主要技术特点。 本书致力于向业界决策人士提供 FPGA 的先进理念与有价值的实践模式, 促进大 数据、 人工智能等新兴技术与各行业的深度融合提升。 同时也为 FPGA 从业人员在处理 实际工程技术问题时, 提供系统的方案和有价值的参考。 此外, 本书对学界、 企业界和社 会中的非专业人员或技术爱好者了解FPGA 的先进理念和知识, 也有很大的参考价值。

前言 2011年，我正式踏入学术界，从事和FPGA相关的学术研究，2015年进入工业界，继续做FPGA的工程研发工作。直到今天，已入行十年时间了。 在这十年间，我亲眼见证了FPGA这个特殊的半导体芯片是如何在人工智能时代取得飞速发展的。除了它的传统应用领域之外，FPGA在云数据中心、人工智能、高速网络处理、金融科技、数字医疗等多个行业里又开辟了很多崭新的应用，并逐步成为了这些领域中不可或缺的关键单元。在这场不为大多数人所知的技术变革里，我也有幸参与其中，并且完成了一些关键工程项目的研发工作。 我们既要低头拉车，又应抬头看路。一直以来，我都在寻找这样一类书籍——能对FPGA技术本身及其未来的发展进行探讨和总结。因为这能帮助大家明确一些很重要的“动机”，例如为什么要学习FPGA，从事这个行业的前景怎样。更重要的是，如何通过分析FPGA的发展历史和现状，来分析和解答前面的这些问题，并且得到一个比较完整的思维方式和体系。我相信，很多学习FPGA或者从事FPGA行业的朋友也在寻找这些问题的答案。 很可惜，当前市面上的绝大多数关于FPGA的书籍，讲的都是FPGA具体的开发方法、流程和经验，侧重点大部分是针对“怎么学”或者“怎么用”，而非“为什么学”或者“为什么用”。 事实上，就FPGA的广泛应用来说，它早已不单是一项技术或者产品，更代表着一种理念。特别是摩尔定律已近黄昏的当下，以FPGA为代表的异构计算技术不断兴起，更是成为了延续摩尔定律发展的重要力量。因此，信息化技术对各行各业的重大提升，与FPGA的强力助推直接相关。正是它们在新领域以新形式的结合，深刻改变了FPGA的地位和作用，FPGA所面临的前所未有的发展机遇，让业界对其体系、架构、功能等许多方面提出了变革与发展的新要求。这也需要我们以全新的视角去重新认识和看待FPGA。 由此，我便产生了撰写本书的想法，希望在书中以通俗易懂的语言，分析和梳理以下几点内容： 第一，FPGA在大数据和人工智能时代的新应用，以及它们的主要技术特点； 第二，FPGA开发的新方法和新手段； 第三，FPGA发展的历史、现状，以及FPGA技术发展的新趋势和未来的发展方向。就像前面提到的，我并不想借由此书教给读者FPGA具体的开发方法，而是希望在大家抬头看路时，还能有一些可以参考的路标和方向。 在本书的写作过程中，我也尽力平衡技术的广度和深度。本书的读者并不局限于专业的FPGA从业者或学习者，还可以是学界、企业界和社会中的非专业人员和技术爱好者。希望不同层次、不同经验、不同背景，但对FPGA技术有兴趣和追求的读者朋友都能从本书中获益，并且借由此书，为他们自己的相关工程实践与学术研究提供借鉴和启发。由于笔者的水平和能力有限，本书难免存在错误和疏漏，欢迎各位读者批评指正。 本书付梓之际，我想感谢清华大学出版社的杨迪娜编辑，她在我写作和出版过程中给出了很多重要的建议和帮助。感谢北京航空航天大学的退休教授夏宇闻老师和中科院计算所研究员，副所长包云岗老师，在百忙之中为本书作序，也感谢摩尔精英的CEO张竞扬先生、英特尔中国创新中心总经理张瑞先生、西南交通大学的邸志雄老师、电子科技大学的黄乐天老师为本书做推介。我还想感谢“老石谈芯”的所有读者和观众，他们的支持、鼓励和反馈，让我不断提升自己，并且最终写出了书中的这些内容。最后，我想感谢我的家人，包括我的父母、岳父母，特别是我的妻子和儿子，他们无私的爱与包容，让我成为更好的人。 本书献给我的外公，他教给了我“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”的治学境界。愿他在天国一切安好。

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