fpga为什么用流水线处理 "FPGA为何采用流水线技术"

1、提高运算效率

FPGA（Field Programmable Gate Array）作为可重构硬件，其运算效率是相对软件实现的计算机的运算效率比较高的。而在FPGA中，由于可编程性强，且系统主频较高，加上流水线的处理，可以进一步提高任务的处理能力和效率。

流水线处理是将复杂的计算任务分成若干个小计算，每个小计算分别由一个独立的处理单元完成。处理单元中包含一些寄存器，每个寄存器可存储一个任务的局部结果，每个任务的计算结果在多个周期内完成，因此可以得到更高的计算速度。

2、节省资源

在FPGA中，可编程的逻辑单元的数量是有限的，因此需要尽可能进行有效的资源利用。而使用流水线处理可以让FPGA尽可能地重复利用逻辑单元，实现相同面积下更多的计算。

流水线处理同时还可以避免设计过程中的冗余部分和资源浪费。例如，在设计DSP（Digital Signal Processor）时，可以使用流水线处理来实现复杂的信号处理算法，从而减少硬件资源的开销。

3、实现时序要求

在FPGA的设计中，时序要求是一个非常重要的考虑因素。流水线处理可以通过加入REG（时序器）模块实现时序要求的控制。

REG模块可以通过向处理单元添加时钟控制来管理计算的开始和结束时间。流水线的各个阶段都在如期运行的基础上实现时序的控制，提高系统的鲁棒性。

4、提高系统吞吐量

在FPGA设计中，吞吐量是衡量系统性能的重要指标。流水线处理可以通过并发的执行多个操作来提高吞吐量。

由于每个小计算都是独立的，可以同时进行多个小任务的处理，从而提高系统的吞吐量和效率。流水线处理具有良好的可扩展性，可以容易地实现增加计算单元以增加并行计算的能力。